RU211368U1

RU211368U1 - DEVICE FOR ACOUSTIC CONTACT OF THE HIFU EMITTER WITH THE OBJECT OF ABLATION

Info

Publication number: RU211368U1
Application number: RU2021132607U
Authority: RU
Inventors: Анастасия Андреевна Белякова; Александра Константиновна Климова; Данил Викторович Конев; Александр Ефимович Беркович
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Медуза"
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-06-01

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры, в широком понимании этого определения, путем применения технологии HIFU. Сущность полезной модели заключается в том, 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 придает 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. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to the field of medical technology designed for non-invasive energy impact on anatomical structures, in the broadest sense of this definition, by using HIFU technology. The essence of the utility model lies in the fact that in the device for providing acoustic contact of the HIFU emitter with the ablation object, including a container made in the form of a cone-shaped container intended for degassed liquid, the larger base of which is covered by a spherical HIFU emitter of an acoustic unit that combines diagnostic and therapeutic functions, and the smaller base is covered with a membrane-applicator, a through hole is made on the side wall of the container, covered with a sealing element made of an elastic material, and the membrane-applicator is an elastic shell covering the smaller base of the container and fixed at its end. In this case, the sealing element can be made in the form of a removable rubber plug inserted into the opening of the container or an adhesive plaster made of lamellar rubber. The technical result of the utility model is that the introduction of an additional volume of contact liquid into the container container through the hole in combination with an elastic shell on the smaller base of this container gives the end face of this base the ability to move inside the shell with a lower friction force compared to the friction force holding the contact part of the shell on the object of ablation, which is a consequence of the "gluing" of this part to the object with a thin layer of gel, which does not deform during the movement of the container. 2 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры, в широком понимании этого определения, путем применения технологии HIFU.The utility model relates to the field of medical technology designed for non-invasive energy impact on anatomical structures, in the broadest sense of this definition, by using HIFU technology.

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].A device is known for exposure to ultrasound on the surface and internal parts of the human body, containing a converter of electrical vibrations into ultrasonic, which is a plate of piezoelectric material and an alternating voltage generator of ultrasonic frequency, connected to the transducer plate [Med. Phys. 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.The disadvantage of the known device is that it does not allow you to create the necessary intensity of ultrasonic vibrations in deep areas of the body without unacceptable impact on other areas that are in the path of propagation of ultrasound.

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.The desire to use non-invasive methods of treatment has led to the discovery of the wide possibilities of high-intensity focused ultrasound in clinical and experimental medicine. Among these possibilities: neurosurgery when exposed through an unopened skull, oncology, including when exposed to tissues through the chest, hypothermia of tumors, sensitization and sonodynamic therapy of tumors, treatment of prostate tumors, stopping bleeding, affecting blood vessels and blood clots, increasing the efficiency of transport drugs under the action of ultrasound, reversible changes in the nervous structures under the action of ultrasound, irritation of the nerve structures. This also includes the use of focused ultrasound in areas such as ophthalmology, cardiology, uterine fibroid surgery, liposuction, effects on bones, vertebral discs, etc.

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].All of these applications are associated with the possibility of creating local destruction in the given deep structures of the body, not accompanied by damage to surrounding tissues. The mechanism of these destructions is most often associated with the thermal action of ultrasound. If the ultrasound energy in the focal region is high enough, then the temperature at the focus can quickly increase by 20 degrees or more. If such an increase in temperature is maintained for several seconds, then the thermal dose may be sufficient to lead to the destruction of cells and tissues. It is also possible destruction created using the cavitation mechanism of action accompanying ultrasonic exposure [Gavrilov L.R. Focused high intensity ultrasound in medicine. Moscow. FAZIS.2013. With. 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.Known from SU 2 086 178 is the design of the device for providing acoustic contact of the HIFU emitter with the ablation object, taken as a prototype. It includes a container made in the form of a cone-shaped container intended for degassed liquid, the larger base of which is covered with a spherical emitter of a HIFU acoustic unit that combines diagnostic and therapeutic functions, and the smaller base is covered with a flexible applicator membrane.

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.Pointing the focal area to the ablation (coagulation) zone is carried out by moving the container, and hence the HIFU emitter associated with it. If we take into account that the ablation zone is a certain volume, and the focal region is a volume at least an order of magnitude smaller than the zone, then the focal region must move in space along three coordinates, tracked on the monitor of the diagnostic tool. Thus, the guidance process occurs by manipulating the container, which constantly rests on the surface of the object by means of a conditional "floating hinge" formed by the combination and joint deformation of the flexible applicator membrane and the contact liquid filling the cup cavity, as well as the presence at the contact point between the applicator membrane and surface of the ablation object of a lubricating gel, which is applied to reduce friction and facilitate the movement of the acoustic unit over the ablation object. The gel facilitates the passage of ultrasound through the applicator membrane to the object, but has the ability to form a “wave” in the direction of movement while moving along the surface of the latter, thus changing the thickness of the gel lubricant, which affects the positioning accuracy of the focus of ultrasonic waves generated by the HIFU emitter.

Таким образом, задачей полезной модели является повышение точности наведения фокальной области на зону абляции.Thus, the objective of the utility model is to improve the accuracy of pointing the focal region to the ablation zone.

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.The problem is solved due to the fact that in the device for providing acoustic contact of the HIFU emitter with the ablation object, which includes a container made in the form of a cone-shaped container intended for degassed liquid, the larger base of which is blocked by a spherical HIFU emitter of an acoustic unit that combines diagnostic and therapeutic functions, and the smaller base is covered with a membrane-applicator, a through hole is made on the side wall of the container, covered with a sealing element made of an elastic material, and the membrane-applicator is an elastic shell covering the smaller base of the container and fixed at its end. In this case, the sealing element can be made in the form of a removable rubber plug inserted into the opening of the container or an adhesive plaster made of lamellar rubber.

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.The technical result of the utility model is that the introduction of an additional volume of contact liquid into the container container through the hole in combination with an elastic shell on the smaller base of this container gives the end face of this base the ability to move inside the shell with a lower friction force compared to the friction force holding the stationary contact part of the shell on the object of ablation, which is a consequence of the "gluing" of this part to the object with a thin layer of gel, which does not deform during the movement of the container.

На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, даны следующие схематические изображения:The drawings attached to the description of the utility model show the following schematic representations:

- на фиг. 1 - сечение общего вида устройства по вертикальной оси;- in Fig. 1 - section of the general view of the device along the vertical axis;

- на фиг. 2 - сечение по нижней части емкости контейнера при размещении устройства на объекте абляции.- in Fig. 2 - section along the lower part of the container container when the device is placed on the ablation object.

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».The device 1 for providing acoustic contact of the HIFU emitter with the ablation object includes a container made in the form of a container 2 of a cone-shaped shape intended for degassed liquid 3, the larger base 4 of which is covered by a spherical HIFU emitter 5 of an acoustic unit that combines diagnostic (due to echoprobe 6) and therapeutic functions . The smaller base 7 is provided with a collar 8, designed to fix the applicator membrane on the container 2, made in the form of an elastic shell 9, a feature of which is its ability to multiply its size due to the high deformability of the material from which it is made. On the side wall of the container 2, a through hole 10 is made, covered by a sealing element made of an elastic material, such as rubber. As one of the embodiments of the sealing element, a plug 11 can be used, and as another option, an adhesive plaster 12, while the thickness of the elements in both versions is preferably not less than 5-6 mm. To explain the principle of using the device in the drawings in FIG. 1 and 2, a syringe 13 of the medical type is introduced to fill the container 2 with an additional portion of the contact liquid 3, equipped with a needle 14. Positions 9a and 9b indicate the shell 9 in the position of complete filling with the contact liquid (Fig. 1) and in contact with the object 15 of ablation (Fig. 2) respectively. In the latter case, shell 2 takes the form of an irregular torus. In object 15, the ablation zone is indicated by the position 16, and the focal region by the index "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.The use of device 1 (acoustic unit) for its intended purpose is preceded by a number of preparatory operations, the first of which is its positioning and fixing, for example, in a device such as a bench vise. The acoustic unit is installed in a vertical position, and in such a way that the base 7 of the container 2 is directed upwards and the end plane of the collar 8 is in a strictly horizontal position. After that, pre-degassed water is poured into container 2 to the level of the end plane of the collar, and shell 9 is installed on the latter without a gap relative to the water surface. Currently, there are technical means to carry out such an operation. The shell 9 is fixed on the shoulder 8 with the help of a rubber band 17. Then, with a syringe 13 filled with degassed water, water is introduced into the container 2 through the plug 11 through a needle 14 in such an amount that brings the shell 2 to position 9a (Fig. 1), providing the necessary the calculated contact area of the acoustic block with the ablation object 15 above zone 16, in such a way that the projection of the contact area overlaps zone 16. Next, the acoustic block is removed from the positioning and fixing device and, under the control of the echosonde, is installed on the ablation object as shown in Fig. 2, where the shell takes the form of a torus 9b. The installation site of the acoustic unit is preliminarily covered with a thin and uniform layer of gel with the inclusion of a spherical radiator 5, the focal area F has the ability to move with three degrees of freedom and rotation, and sliding along the inner side of the shell 9b (Fig. 2) of the end of the collar 8 will take place in conditions, when the lubricant is water, which is accompanied by a friction force that is much lower compared to the friction force connecting the outer surface of the shell 9b with the surface of the ablation object 15, between which a thin layer of gel plays the role of glue, which does not deform during the movement of the end and is not collected into a "wave", which improves the accuracy of focus positioning in the ablation object.

Claims

1. A device for providing acoustic contact of the HIFU emitter with the ablation object, including a container made in the form of a cone-shaped container intended for degassed liquid, the larger base of which is covered by a spherical HIFU emitter of an acoustic unit that combines diagnostic and therapeutic functions, and the smaller base is covered by an applicator membrane , characterized in that a through hole is made on the side wall of the container, covered by a sealing element made of an elastic material, and the applicator membrane is an elastic shell covering the smaller base of the container and fixed at its end.

2. The device according to claim. 1, characterized in that the sealing element is made in the form of a removable rubber plug inserted into the opening of the container.

3. The device according to claim 1, characterized in that the sealing element is made in the form of an adhesive plaster made of lamellar rubber.