CZ2020192A3 - Acoustic wave of the head of a therapeutic ultrasound device - Google Patents

Acoustic wave of the head of a therapeutic ultrasound device Download PDF

Info

Publication number
CZ2020192A3
CZ2020192A3 CZ2020192A CZ2020192A CZ2020192A3 CZ 2020192 A3 CZ2020192 A3 CZ 2020192A3 CZ 2020192 A CZ2020192 A CZ 2020192A CZ 2020192 A CZ2020192 A CZ 2020192A CZ 2020192 A3 CZ2020192 A3 CZ 2020192A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
acoustic waveguide
head
application
ultrasound
acoustic
Prior art date
Application number
CZ2020192A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ309794B6 (en
Inventor
Jaroslav PrĹŻcha
CSc. Průcha Jaroslav doc. PhDr. Ing., Ph.D.
Karel Hána
Hána Karel doc. Ing., Ph.D.
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, České vysoké učení technické v Praze filed Critical ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze
Priority to CZ2020-192A priority Critical patent/CZ309794B6/en
Publication of CZ2020192A3 publication Critical patent/CZ2020192A3/en
Publication of CZ309794B6 publication Critical patent/CZ309794B6/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4272Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • A61N2007/0056Beam shaping elements
    • A61N2007/006Lenses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Předmětem technického řešení je akustický vlnovod (19) hlavice (20) ultrazvukového terapeutického přístroje na principu Fresnelovy čočky. Ultrazvukový terapeutický přístroj zahrnuje generátor (30) elektrického budicího signálu spojený s hlavicí (20) a akustickým vlnovodem (19). Akustický vlnovod (19) má tvar válce, který je na vrchním konci ukončen podstavou (1) a na spodním konci čelem (2) a který zahrnuje soustředně uspořádaný a od čela (2) probíhající vnitřní válec (34), kruhový zářez (3) ve tvaru mezikruží a vnější plášť (35). Podstava (1) akustického vlnovodu (19) je připevnitelná k aktivní ploše hlavice (20), přičemž akustický vlnovod je uzpůsoben pro šíření fokusovaného ultrazvukového vlnění (5) z čela (2) směrem k povrchu (7) těla pacienta. Kruhový zářez (3) může na straně čela (2) být uzavřen těsněním (4). Akustický vlnovod (19) může být tvořen ocelí, s výhodou nerezovou ocelí, nebo slitinou hliníku, s výhodou slitinou aluminium 2024 nebo superdural.The subject of the technical solution is an acoustic waveguide (19) of the head (20) of an ultrasonic therapeutic device based on the Fresnel lens principle. The ultrasound therapy device comprises an electric excitation signal generator (30) connected to the head (20) and the acoustic waveguide (19). The acoustic waveguide (19) has the shape of a cylinder, which is terminated at the upper end by a base (1) and at the lower end by a face (2) and which comprises a concentrically arranged inner cylinder (34) extending from the face (2), a circular notch (3). in the form of an annulus and an outer shell (35). The base (1) of the acoustic waveguide (19) is attachable to the active surface of the head (20), the acoustic waveguide being adapted to propagate the focused ultrasonic waves (5) from the forehead (2) towards the surface (7) of the patient's body. The circular notch (3) can be closed on the face side (2) by a seal (4). The acoustic waveguide (19) may be made of steel, preferably stainless steel, or an aluminum alloy, preferably aluminum alloy 2024 or superdural.

Description

Akustický vlnovod hlavice terapeutického ultrazvukového přístrojeAcoustic waveguide of the head of a therapeutic ultrasound device

Oblast technikyField of technology

Předkládaný vynález se týká akustického vlnovodu (neboli ultrazvukové předsádky) hlavice terapeutického ultrazvukového přístroje na principu Fresnelovy čočky.The present invention relates to an acoustic waveguide (or ultrasonic adapter) of a head of a therapeutic ultrasound device based on the Fresnel lens principle.

Dosavadní stav technikyState of the art

Energie ultrazvuku se hojně využívá ve fyzikální medicíně, v terapii zejména tehdy, kdy chceme do živých tkání přenést energii ultrazvukového vlnění s cílem dosažení účinků mechanických („vnitřní tlaková mikromasáž“, rozvolnění struktur, přeměna gel na sol, tixotropní účinky, disperzní účinky), termických (ohřev), chemických (podpora biochemických reakcí) a biologických (zvýšení semipermeability buněčných membrán, stimulace sympatiku, polymerizace a depolymerizace a další). Následkem propojení všech výše uvedených faktorů lze tvrdit, že ultrazvuk má protibolestivý účinek, zvyšuje prokrvení tkání, zmenšuje svalové napětí, zvyšuje roztažlivost pojivové tkáně (jizvy, stavy po úrazech svalů a kloubních pouzder), urychluje hojení ran apod.Ultrasound energy is widely used in physical medicine, especially in therapy, when we want to transfer the energy of ultrasound waves to living tissues in order to achieve mechanical effects ("internal pressure micromassage", loosening of structures, gel-to-sol conversion, thixotropic effects, dispersion effects), thermal (heating), chemical (support of biochemical reactions) and biological (increase of semipermeability of cell membranes, stimulation of sympathetic, polymerization and depolymerization and others). As a result of the connection of all the above factors, it can be argued that ultrasound has an analgesic effect, increases blood flow to tissues, reduces muscle tension, increases connective tissue extensibility (scars, conditions after muscle and joint capsule injuries), accelerates wound healing, etc.

Americký patent US 6315741 B1 popisuje způsob a zařízení pro lékařské procedury používající vysokou intenzitu soustředěného ultrazvuku. Tento patent řeší formu aplikace ultrazvuku pro kauterizaci tkání, což je další perspektivní oblast využití ultrazvuku v terapii. Vynález je zaměřen na teleskopický akustický vazební člen a možnost nastavitelného ohniska.U.S. Pat. No. 6,315,741 B1 discloses a method and apparatus for medical procedures using high intensity concentrated ultrasound. This patent addresses a form of ultrasound application for tissue cauterization, which is another promising area of application of ultrasound in therapy. The invention is directed to a telescopic acoustic coupler and the possibility of an adjustable focus.

Obdobnou problematiku řeší i americký patent US 4484569 A, který popisuje ultrazvukové diagnostické a terapeutické zařízení a způsob jeho použití. Předmětný patent představuje mimo jiné fokusační hlavici tvaru komolého jehlanu s konkávním ultrazvukovým měničem umístěným v kruhové základně jehlanu, fokusovaným na malou kruhovou membránu při hrotu jehlanu, přičemž takto vzniklá dutina je vyplněna vhodnou tekutinou (např. vodou) s mírným přetlakem způsobujícím konvexní vyklenutí membrány a tím i dokonalejší přenos fokusované ultrazvukové energie do tkání, na které je hrot jehlanu přiložen. Popsané řešení je možno využívat též pro koagulaci a hemostázu. Patent se rovněž zmiňuje o řešení fokusace ultrazvuku s využitím akustických zrcadel, dielektrických zrcadel, teleskopických nástavců napojených na měniče s vydutou vyzařovací plochou, o možnosti využití fázových posunů vln několika dílčích měničů, nej častěji anulámích tvarů, umísťovaných koncentricky.A similar problem is addressed by U.S. Pat. No. 4,485,569 A, which describes an ultrasound diagnostic and therapeutic device and method of using the same. The present invention discloses, inter alia, a truncated pyramid focusing head with a concave ultrasonic transducer located in the circular base of the pyramid, focused on a small circular membrane at the tip of the pyramid, the resulting cavity being filled with a suitable fluid (e.g. water) with slight overpressure causing convex arching. thus improving the transmission of focused ultrasound energy to the tissues to which the pyramid tip is applied. The described solution can also be used for coagulation and hemostasis. The patent also mentions the solution of ultrasound focusing using acoustic mirrors, dielectric mirrors, telescopic extensions connected to transducers with a concave radiating surface, the possibility of using phase shifts of several sub-transducers, most often annular shapes, placed concentrically.

Jiný americký patent US 7297131 B2 popisuje terapeutický ultrazvukový systém pro zavedení ultrazvuku do katétru. Jedná se o složité zařízení kombinující elastický katétr s přenosem ultrazvuku od měniče pomocí zesilujícího ultrazvukového vlnovodu, tzv. sonifikátoru, ze speciální pružné slitiny a chlazením aplikací fyziologického roztoku.Another U.S. Pat. No. 7,297,131 B2 discloses a therapeutic ultrasound system for introducing ultrasound into a catheter. It is a complex device combining an elastic catheter with ultrasound transmission from the transducer using an amplifying ultrasonic waveguide, the so-called sonicator, made of a special flexible alloy and cooling with saline applications.

Využití ultrazvukových zesilovacích vlnovodů (sono-amplifikátorů, sonifikátorů) v medicíně i průmyslu vychází z potřeby zesílení ultrazvukového vlnění produkovaného měničem a zavedení takto zesíleného ultrazvukového vlnění do místa aplikace. Pro tento účel se používají válcové nástavce pevně spojené s měničem, jejichž průměr se snižuje, takže konec vlnovodného zesilovače má menší průměr, než je průměr vlnovodu v místě jeho styku s měničem a jejichž délka je rovna vlnové délce přenášeného ultrazvukového vlnění. Podle způsobu tvarování se rozlišují exponenciální, stupňovité, kuželové a válcové sonofikátory. Zesílení je dáno poměrem počátečního a koncového průměru vlnovodu. Zvláštním typem je Fourierův sonofikátor. V angličtině se zesilovací ultrazvukové vlnovody (sonofikátory) obvykle označují jednoduše jako ultrazvuková trubka (untrasound hom).The use of ultrasonic amplification waveguides (sono-amplifiers, sonicators) in medicine and industry is based on the need to amplify the ultrasonic waves produced by the converter and the introduction of such amplified ultrasonic waves at the application site. For this purpose, cylindrical extensions firmly connected to the transducer are used, the diameter of which decreases so that the end of the waveguide amplifier has a smaller diameter than the waveguide at its point of contact with the transducer and whose length is equal to the wavelength of the transmitted ultrasonic waves. Depending on the shaping method, there are exponential, stepped, conical and cylindrical sonicators. The gain is given by the ratio of the start and end diameters of the waveguide. A special type is the Fourier sonoficator. In English, amplifying ultrasonic waveguides (sonoficators) are usually referred to simply as ultrasonic tubes (untrasound hom).

-1 CZ 2020 - 192 A3-1 CZ 2020 - 192 A3

Z českých patentů se touto problematikou zabývá např. patent CZ 291491 B6 popisující výkonové ultrazvukové zařízení zejména pro anorganické preparace. Tento patent navíc zavádí snímání amplitud ultrazvukových kmitů přenášených vlnovodem s možností jejich využití pro dolaďování optimální resonanční frekvence měniče.Among Czech patents, the CZ 291491 B6 patent, which describes high-performance ultrasonic devices, especially for inorganic preparations, deals with this issue. In addition, this patent introduces the sensing of the amplitudes of the ultrasonic oscillations transmitted by the waveguide with the possibility of their use for fine-tuning the optimal resonant frequency of the transducer.

Další americký patent US 5520188 A popisující anulámí pole snímače řeší fokusaci ultrazvukového vlnění koncentrickým uspořádáním anulámích (prstencových) piezoelektrických měničů ajejich rozkmitáním stejnými frekvencemi s vhodně posunutými fázemi, čímž interferencí takto vznikajících vln se vytvoří ohnisko, do něhož se soustředí maximum energie ultrazvuku.Another U.S. Pat.

Řešením fokusace ultrazvuku a dosažením přenosu dostatečně vysoké energie do požadované relativně malé lokality uvnitř těla, kde je zapotřebí zajistit takové termické a mechanické účinky, které indukují trombolýzu, koagulaci nebo ablaci, se zabývá americká patentová přihláška US 2014058293 Al. Využívá akustických zrcadel, měničů s čelními konkávními plochami, koncentrického uspořádání prstencových měničů, kombinace několika frekvencí i fázového posuvu. Ultrazvuková zařízení konstruovaná s cílem fokusace velké energie do malé plochy, respektive objemu, a tím dosažení vysoké objemové hustoty výkonu, jsou určena především pro perspektivní využití na odstraňování nádorů.U.S. Patent Application No. 2014058293 A1 addresses the solution of ultrasound focusing and the achievement of a sufficiently high energy transfer to a desired relatively small location within the body where thermal and mechanical effects that induce thrombolysis, coagulation or ablation are required. It uses acoustic mirrors, transducers with concave faces, concentric arrangement of ring transducers, a combination of several frequencies and phase shift. Ultrasonic devices designed with the aim of focusing large amounts of energy on a small area or volume, and thus achieving a high volume density of power, are designed primarily for promising use in the removal of tumors.

Další americká patentová přihláška US 2014276055 Al popisující reflexní ultrazvukovou technologii pro dermatologickou léčbu se zaměřuje na dermatologické a kosmetické aplikace ultrazvuku. Stanovuje potřebu jak fokusace, tak defokusace ultrazvukového svazku vlnění. Pro tento účel vysoce sofistikovaně aplikuje různě tvarované piezoelektrické měniče, konvexní i konkávní akustické čočky, parabolická a eliptická zrcadla i fázové posuvy jednotlivých zdrojů vlnění. Unikátní je řešení prostorových kombinací válcových a jiných zakřivených ploch směřujících ultrazvukové vlnění do požadovaných míst.Another U.S. patent application US 2014276055 A1 describing reflex ultrasound technology for dermatological treatment focuses on dermatological and cosmetic ultrasound applications. It determines the need for both focusing and defocusing of the ultrasonic wave beam. For this purpose, it highly sophisticatedly applies variously shaped piezoelectric transducers, convex and concave acoustic lenses, parabolic and elliptical mirrors as well as phase shifts of individual wave sources. The solution of spatial combinations of cylindrical and other curved surfaces directing ultrasonic waves to the required places is unique.

Americká patentová přihláška US 2010022889 Al popisující ultrazvukovou hlavu pro přístroj na léčbu pacienta ultrazvukem, řeší umístění ultrazvukového aplikátoru na povrchu těla pacienta pomocí pružného dvoudílného nástavce, do něhož je zaveden podtlak, čímž se obě části aplikátoru zasunou do sebe a čelo převodníku ultrazvukového vlnění se přitiskne na povrch těla pacienta, přičemž aplikátor podle tohoto vynálezu zajistí i plynulé zavádění potřebného množství gelu tvořícího nezbytnou tenkou vrstvičku mezi čelem převodníku a povrchem těla pacienta. Tento patent se však nezabývá problematikou spojenou s umístěním aplikátoru ultrazvuku na jednom místě těla pacienta (statická aplikace), která souvisí s rizikem poškození těch míst tkání vystavených kmitnám vlnění, zatímco místa, kde vznikají uzly nejsou ultrazvukem léčena.U.S. Pat. No. 2010022889 A1, which discloses an ultrasonic head for an ultrasound patient treatment device, addresses the placement of an ultrasonic applicator on a patient's body surface with a resilient two-piece attachment into which a vacuum is applied. to the patient's body surface, the applicator according to the invention also ensuring the smooth introduction of the required amount of gel forming the necessary thin layer between the transducer face and the patient's body surface. However, this patent does not address the issue of placing the ultrasound applicator at one site in the patient's body (static application), which involves the risk of damaging those tissue sites exposed to wave oscillations, while the nodal sites are not treated with ultrasound.

Další evropský patent EP 2366430 B1 popisující ultrazvukové aplikační zařízení se naopak týká ručního aplikátoru určeného pro dynamické podávání terapeutického ultrazvuku. Zabývá se zde zejména otázkou nežádoucího ohřevu hlavice ručního aplikátoru, který nepříznivě ovlivňuje jak pacienta, tak obsluhu. Řešení se nalézá v konstrukci a uspořádání speciálního chladiče umístěného uvnitř ručního aplikátoru.Another European patent EP 2366430 B1 describing an ultrasound application device, on the other hand, relates to a hand-held applicator for the dynamic administration of therapeutic ultrasound. In particular, it deals with the issue of unwanted heating of the hand applicator head, which adversely affects both the patient and the operator. The solution lies in the construction and arrangement of a special cooler located inside the hand applicator.

- 2 CZ 2020 - 192 A3- 2 CZ 2020 - 192 A3

Na léčbu ran je zaměřena mezinárodní patentová přihláška WO 2008002773 A2 popisující ultrazvukové zařízení pro ošetřování ran a způsob použití tohoto zařízení. Na hlavici s ultrazvukovým měničem je pevně umístěn nástavec trychtýřovitého tvaru (polosféry) z pružného materiálu, který je hermeticky přiložen na ránu a naplněn fyziologickým roztokem nebo jinou vhodnou kapalinou s léčivými nebo alespoň inertními účinky. Ultrazvuk šířící se tímto prostředím má dostatečnou intenzitu k vyvolání hraniční kavitace a chemické (radikálové) i mechanické působení kavitace na povrch rány zajišťuje její debridement a podporuje její léčení.International patent application WO 2008002773 A2, which describes an ultrasonic device for wound care and a method of using this device, is directed to the treatment of wounds. A funnel-shaped attachment (hemisphere) made of flexible material is firmly placed on the head with the ultrasonic transducer, which is hermetically applied to the wound and filled with saline or another suitable liquid with medicinal or at least inert effects. The ultrasound propagating through this environment has sufficient intensity to induce borderline cavitation, and the chemical (radical) and mechanical effects of cavitation on the wound surface ensure its debridement and support its healing.

Americký patent US 9345909 B2 popisující léčbu vředů na kůži zavádí pro léčbu trofických defektů spojených s narušením kožního povrchu kombinaci ultrazvuku 1 až 3 MHz a interferenčních nebo amplitudově modulovaných středofrekvenčních elektrických proudů.U.S. Pat. No. 9,345,909 B2, which describes the treatment of skin ulcers, introduces a combination of 1 to 3 MHz ultrasound and interference or amplitude modulated medium frequency electric currents for the treatment of trophic defects associated with skin surface disruption.

Další americký patent US 8979775 B2 popisující kombinovaný ultrazvukový a fototerapeutický aplikátor kombinuje léčebnou aplikaci světla a ultrazvuku. Zavádí unikátní uspořádání přenosu světelného toku mezerami mezi anulámě uspořádanými měniči tvarů mezikruží.Another U.S. Patent No. 8979775 B2 discloses a combined ultrasound and phototherapy applicator combining the therapeutic application of light and ultrasound. It introduces a unique arrangement of light flux transmission through the gaps between annulus-shaped transducers of the annulus.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Vynález si klade za cíl, vytvořit novou konstrukci, která umožní soustředit ultrazvukovou energii z hlavice ultrazvukového přístroje určeného pro fyzikální terapii do místa aplikace tak, aby bylo fokusací dosaženo terapeuticky požadované objemové hustoty ultrazvukové energie. Pro tento účel byl vyvinutý akustický vlnovod v podobě ultrazvukové předsádky, zajišťující požadovanou fokusaci a optimální zavedení energie ultrazvuku do léčených tkání.The object of the invention is to provide a new construction which makes it possible to concentrate the ultrasound energy from the head of the ultrasound device intended for physical therapy to the application site so that the focusing achieved the therapeutically desired volume density of the ultrasound energy. For this purpose, an acoustic waveguide in the form of an ultrasonic adapter was developed, ensuring the required focusing and optimal introduction of ultrasound energy into the treated tissues.

Akustický vlnovod je řešen způsobem, že po jeho umístění na aktivní (čelní) plochu hlavice ultrazvukového terapeutického přístroje umožní fokusované zavedení energie ultrazvuku do požadovaného místa léčených tkání, kde je tímto způsobem vytvořena léčebně požadovaná objemová hustota ultrazvukové energie.The acoustic waveguide is designed in such a way that after its placement on the active (front) surface of the ultrasound therapy device head, it allows the focused introduction of ultrasound energy to the desired location of treated tissues, where the therapeutically required volume density of ultrasound energy is created.

Výše uvedený cíl je dosažen pomocí akustického vlnovodu hlavice ultrazvukového terapeutického přístroje na principu Fresnelovy čočky. Akustický vlnovod má tvar válce, kterýje na vrchním konci ukončen podstavou a na spodním konci čelem a který zahrnuje soustředně uspořádaný a od čela probíhající vnitřní válec, kruhový zářez ve tvaru mezikruží a vnější plášť, přičemž tyto prvky nedosáhnou podstavy akustického vlnovodu. Podstava akustického vlnovodu je připevnitelná k aktivní ploše hlavice a akustický vlnovod je uzpůsoben pro šíření fokusovaného ultrazvukového vlnění z čela směrem k povrchu těla pacienta.The above object is achieved by means of an acoustic waveguide of the head of an ultrasound therapeutic device based on the Fresnel lens principle. The acoustic waveguide has the shape of a cylinder which terminates in a base at the upper end and a front at the lower end and which comprises a concentrically arranged inner cylinder, a circular annular notch and an outer shell, these elements not reaching the base of the acoustic waveguide. The base of the acoustic waveguide is attachable to the active surface of the head and the acoustic waveguide is adapted to propagate the focused ultrasound waves from the forehead towards the surface of the patient's body.

S výhodou je kruhový zářez je na straně čela uzavřen těsněním a akustický vlnovod je s výhodou tvořen ocelí, s výhodou nerezovou ocelí, nebo slitinou hliníku, s výhodou slitinou aluminium 2024 nebo superdural.Preferably, the circular notch is closed on the face side by a seal and the acoustic waveguide is preferably made of steel, preferably stainless steel, or aluminum alloy, preferably aluminum alloy 2024 or superdural.

Předmětem tohoto vynálezu je dále ultrazvukový terapeutický přístroj zahrnující generátor elektrického budicího signálu spojený s hlavicí a akustickým vlnovodem podle popisu výše. Hlavice je přitom tvořena pláštěm (např. vnějším pláštěm a vnitřním pláštěm) a aktivní plochou, přičemž vnitřkem hlavice je vedeno vnitřní vedení elektrického budicího signálu k piezoelektrickému měniči pro generování ultrazvukového vlnění. K aktivní ploše hlavice kryjící piezoelektrický měnič je dále připevněna podstava akustického vlnovodu a nad piezoelektrickým měničem je uspořádán materiál s akustickým útlumem (např. první blok akustické impedance a druhý blok akustického útlumu).The present invention further provides an ultrasound therapy apparatus comprising an electrical excitation signal generator coupled to a head and an acoustic waveguide as described above. The head is formed by a jacket (e.g. an outer jacket and an inner jacket) and an active surface, the inner conductor of the electric excitation signal being guided inside the head to a piezoelectric transducer for generating ultrasonic waves. An acoustic waveguide base is further attached to the active surface of the head covering the piezoelectric transducer, and an acoustic attenuation material (e.g., a first acoustic impedance block and a second acoustic attenuation block) is arranged above the piezoelectric transducer.

S výhodou tvoří aktivní plochu hlavice piezoelektrický měnič nebo přizpůsobovací krycí vrstva, která je uspořádána pod piezoelektrickým měničem, slouží jako jeho ochrana a zároveň zajišťuje impedanční přizpůsobení při přenosu ultrazvuku do těla, přičemž mezi podstavou a aktivní plochou hlavice může být nanesena imerzní viskózní kapalina.Preferably, the active surface of the head forms a piezoelectric transducer or a matching cover layer which is arranged below the piezoelectric transducer, serves to protect it and at the same time provides impedance matching during ultrasound transmission to the body.

-3CZ 2020 - 192 A3-3GB 2020 - 192 A3

S výhodou je čelo akustického vlnovodu ponořeno do aplikační kapaliny vymezené povrchem těla pacienta a aplikačním zvonem tvořeným aplikačním válcem. Aplikační válec může být na spodním konci opatřen mezikružím nebo na vrchním konci krytem s otvorem pro akustický vlnovod, přičemž tento otvor je opatřen pružným těsnicím prstencem. Aplikační zvon je dále s výhodou spojen se zdrojem aplikační kapaliny a/nebo se sběrnou nádobou.Preferably, the front of the acoustic waveguide is immersed in the application fluid defined by the patient's body surface and the application bell formed by the application roller. The application roller can be provided at the lower end with an intermediate ring or at the upper end with a cover with an opening for the acoustic waveguide, this opening being provided with a resilient sealing ring. The application bell is further preferably connected to a source of application liquid and / or to a collecting vessel.

Alternativně, čelo akustického vlnovodu může být uspořádáno na aplikační podložce, která je uložena na povrchu těla pacienta a je naplněna aplikační kapalinou nebo tvořena akusticky dobře vodivým gelem.Alternatively, the face of the acoustic waveguide may be arranged on an applicator pad which is deposited on the surface of the patient's body and is filled with the applicator fluid or formed of an acoustically well conductive gel.

Akustický vlnovod je založen na principu Fresnelovy čočky a je realizován ovšem nikoliv pro vlnové délky světla, nýbrž pro vlnové délky ultrazvuku. Z fyzikálního hlediska je využito Huygensova-Fresnelova principu. Podle tohoto principu je pro šíření každého vlnění charakteristická jeho schopnost pronikat za zastínění, tj. za překážky, difrakcí (ohybem). Uvedený fyzikální princip umožňuje sestrojit novou plochu čela vlny prostřednictvím sestrojení obálky elementárních vln, vzniklých kolem každého bodu čela vlny v předcházejícím okamžiku. Takto lze vysvětlit ohyb vln za překážkou. Takto popsaný fyzikální princip je samotným Huygensovým principem, který však neumožňuje najít amplitudy kmitání šířícího se v různých směrech. Tento nedostatek odstraňuje početní Fresnelova metoda zakládající se na podrobné představě o šíření vlny s ohledem na amplitudu a fázi kmitání.The acoustic waveguide is based on the principle of a Fresnel lens and is realized, however, not for the wavelengths of light, but for the wavelengths of ultrasound. From a physical point of view, the Huygens-Fresnel principle is used. According to this principle, the propagation of each wave is characterized by its ability to penetrate under shading, ie behind obstacles, by diffraction (bending). This physical principle makes it possible to construct a new surface of the wavefront by constructing the envelope of the elementary waves created around each point of the wavefront at the previous moment. This is how the bending of the waves behind the obstacle can be explained. The physical principle thus described is the Huygens principle itself, which, however, does not make it possible to find the amplitudes of oscillations propagating in different directions. This shortcoming is eliminated by the Fresnel numerical method based on a detailed idea of wave propagation with respect to amplitude and phase oscillations.

Pro účely tohoto vynálezu lze předpokládat, že vlnění bude přicházet nejméně ze dvou koncentrických pásem vzájemně oddělených kruhovým zářezem: prvního, centrálního pásma kruhového průřezu (vnitřní válec), obklopeného druhým pásmem zastínění (kruhový zářez), jenž má podobu mezikruží a na jehož vnější okraj dosedá další, koncentrické pásmo opět tvaru mezikruží, které přestavuje další, třetí pásmo (vnější plášť), z něhož se rovněž bude šířit vlnění. V konstrukci koncentrických pásem by bylo možno dále pokračovat. Všechna takto vytýčená pásma, tj. centrální pásmo, pásmo zastínění a koncentrické pásmo, která jsou spojena ve společné základně - podstavě, na kterou bude dopadat rovinná vlna ultrazvukového vlnění, šířícího se podélně ve směru osy kruhového piezoelektrického měniče. V souladu s fyzikální teorií pro poloměr obecně k-tého pásma platí vztah:For the purposes of the present invention, it can be assumed that the waves will come from at least two concentric bands separated from each other by a circular notch: a first, central zone of circular cross-section (inner cylinder) surrounded by a second shading zone (circular notch) another, concentric zone, again in the shape of an annulus, fits, which represents another, third zone (outer shell), from which the waves will also propagate. The construction of concentric bands could be continued. All such bands, ie the central band, the shading band and the concentric band, which are connected in a common base - the base on which the plane wave of ultrasonic waves will propagate, propagating longitudinally in the direction of the axis of the circular piezoelectric transducer. In accordance with physical theory, for the radius of the generally k-th band, the relation holds:

kde:where:

Pk ']Q poloměr k-tého pásma, ro je vzdálenost od čela akustického vlnovodu k ohnisku, do kterého bude vlnění fokusováno,Pk '] Q is the radius of the k-th band, ro is the distance from the front of the acoustic waveguide to the focus into which the waves will be focused,

Λ je poloměr vlny dopadající na podstavu akustického vlnovodu £je počet pásem λ je vlnová délka ultrazvukuΛ is the radius of the wave incident on the base of the acoustic waveguide £ is the number of bands λ is the wavelength of the ultrasound

Při uvážení analogie se světlem je poloměr ^jc roven poloměru kruhového otvoru ve stínítku. Pak bude pro k platit:Considering the analogy with light, the radius ^ jc is equal to the radius of the circular hole in the screen. Then the following will apply to:

-4CZ 2020 - 192 A3-4EN 2020 - 192 A3

Na podstavu akustického vlnovodu se bude ultrazvukové vlnění přenášet z piezoelektrického měniče hlavice jako rovinná vlna, tedy , takže platí:The ultrasonic waves will be transmitted from the piezoelectric transducer of the head to the base of the acoustic waveguide as a plane wave, so that:

p píR + tp p1 k = lim L---—=-— λ rQRp píR + tp p 1 k = lim L ---— = -— λ r Q R

Při poloměru účinné plochy ultrazvukového piezoelektrického měniče 25 mm je p = 12,5 mm, počet pásem např. k = 3. Vlnová délka ultrazvuku o typické terapeutické frekvenci 1 MHz v akustickém vlnovodu vyrobeném např. z hliníku bude:With a radius of effective area of the ultrasonic piezoelectric transducer of 25 mm, p = 12.5 mm, the number of bands is eg k = 3. The wavelength of ultrasound with a typical therapeutic frequency of 1 MHz in an acoustic waveguide made of eg aluminum will be:

6320m/s6320m / s

1000000 Hz = 6,32 mm1000000 Hz = 6.32 mm

Ohnisko se bude nacházet ve vzdálenosti:The focus will be at a distance of:

= 8,24 mm= 8.24 mm

Pro poloměry jednotlivých pásem lze podle výše odvozeného vzorce vypočítat:According to the formula derived above, the following can be calculated for the radii of the individual bands:

s výsledkem:with the result:

^=7,2 mm p2 = 10,2mm p. = p-12,5 mm^ = 7.2 mm p 2 = 10.2 mm p. = P-12.5 mm

Síla základny akustického vlnovodu, skrze kterou se šíří rovinná ultrazvuková vlna z piezoelektrického měniče, by měla odpovídat čtvrtině vlnové délky (pro hliník 1,58 mm) nebo jejímu lichému celočíselnému násobku, aby se vlnění odražené od rozhraní kov-vzduch odráželo s opačnou fází, než se odráží vlnění na rozhraní hlavice a akustického vlnovodu, a tak se tato parazitní odražená vlnění s opačnou fází vzájemně rušila. Celý akustický vlnovod (nepočítaje v toThe strength of the base of the acoustic waveguide through which the plane ultrasonic wave propagates from the piezoelectric transducer should correspond to a quarter wavelength (1.58 mm for aluminum) or its odd integer multiple, so that the waves reflected from the metal-air interface are reflected in the opposite phase, than the waves at the head-acoustic waveguide interface are reflected, and so these parasitic reflected waves with opposite phases cancel each other out. The whole acoustic waveguide (not counting

-5CZ 2020 - 192 A3 sílu podstavy) by měl mít délku zhruba desetinásobku vlnové délky (63,2 mm). Pro akustický vlnovod uvažujeme podélné šíření ultrazvukových vln.-5GB 2020 - 192 A3 base) should be about ten times the wavelength (63.2 mm). For an acoustic waveguide, we consider the longitudinal propagation of ultrasonic waves.

Hlavice fyzikálně-terapeutických ultrazvukových přístrojů produkují plošnou hustotu výkonu maximálně 2 W/cm2 při ploše aktivní části hlavice kolem 5 cm2. Tento výkon není postačující k dosažení účinků debridementu a léčebně požadované šetrné kavitace na povrchu léčených ran. Navíc není možno ultrazvukové záření, jakkoliv fokusovat. Akustický vlnovod podle tohoto vynálezu je schopen fokusovat výkon 10 W na plochu několika mm2 a tím dosáhnout požadované hustoty výkonu v místě působení řádu až několika set W. Rovněž je možno sestrojit samostatnou hlavici, která již bude konstrukčně akustický vlnovod podle tohoto vynálezu zahrnovat jako její integrální součást.The heads of physico-therapeutic ultrasound devices produce a maximum power density of 2 W / cm 2 with an area of the active part of the head of about 5 cm 2 . This performance is not sufficient to achieve the effects of debridement and the therapeutically required gentle cavitation on the surface of the treated wounds. In addition, ultrasonic radiation cannot be focused in any way. The acoustic waveguide according to the invention is able to focus a power of 10 W on an area of several mm 2 and thus achieve the required power density at the point of action of several hundred W. It is also possible to construct a separate head, which will already include structurally acoustic waveguide according to the invention integral part.

Výhodou je, že akustický vlnovod podle tohoto vynálezu je snadno vyrobitelný a lze jej aplikovat v zásadě na jakékoliv hlavici lékařského přístroje pro ultrazvukovou fyzikální terapii s rovinnou aktivní plochou hlavice - terapeutické sondy nebo aplikátoru, kde v důsledku použití tohoto akustického vlnovodu je možno fokusovat ultrazvukové vlnění do požadovaných lokalit ovlivňovaných tkání a dosahovat podstatně vyšší intenzity vlnění a akustického tlaku.The advantage is that the acoustic waveguide according to the invention is easy to manufacture and can be applied to basically any head of a medical device for ultrasound physical therapy with a planar active surface of the head - therapy probe or applicator, where ultrasonic waves can be focused due to the use of this acoustic waveguide. to the required sites affected by the tissues and to achieve significantly higher wave intensity and acoustic pressure.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:The essence of the invention is further elucidated on the basis of exemplary embodiments thereof, which are described with the aid of the accompanying drawings, in which:

Obr. 1 znázorňuje základní provedení akustického vlnovodu (A, B) a provedení akustického vlnovodu s těsněním (C, D) v půdorysném (A, C) a bočním řezu (B, D);Giant. 1 shows a basic embodiment of an acoustic waveguide (A, B) and an embodiment of an acoustic waveguide with a seal (C, D) in plan view (A, C) and side section (B, D);

Obr. 2 znázorňuje provedení terapeutického přístroje pro ultrazvukovou fyzikální terapii s otevřeným aplikačním válcem;Giant. 2 shows an embodiment of a therapeutic apparatus for ultrasound physical therapy with an open application roller;

Obr. 3 znázorňuje detail aplikačního válce;Giant. 3 shows a detail of the application roller;

Obr. 4 znázorňuje provedení terapeutického přístroje pro ultrazvukovou fyzikální terapii s uzavřeným aplikačním zvonem; aGiant. 4 shows an embodiment of a therapeutic apparatus for ultrasound physical therapy with a closed application bell; and

Obr. 5 znázorňuje provedení terapeutického přístroje pro ultrazvukovou fyzikální terapii s aplikační podložkou.Giant. 5 shows an embodiment of a therapeutic apparatus for ultrasound physical therapy with an application pad.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv. Vynález bude blíže vysvětlen na příkladech jeho provedení s odkazem na příslušné výkresy.These embodiments illustrate exemplary embodiments of the invention, which, however, have no limiting effect on the scope of protection. The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments with reference to the corresponding drawings.

Základní provedení akustického vlnovodu 19 na principu Fresnelovy čočky je znázorněno na obr. 1A a 1B. Akustický vlnovod 19 v tomto provedení je realizován jako ultrazvuková předsádka, která má tvar válce, v němž je vytvořen kruhový zářez 3 ve tvaru mezikruží probíhající téměř v celé délce válce od spodního konce, jak je patrné z obr. 1A. Tento válec je na vrchním konci ukončen podstavou 1 a na spodním konci čelem 2. V půdorysném řezu vykazuje válec vnitřní válec 34 uprostřed a vnější plášť 35 ve tvaru mezikruží na okraji, mezi kterými se nachází kruhový zářez 3. Podstava 1 válce musí vykazovat dokonalou rovinu a její povrch je vyleštěn. Stejně je vyleštěn i povrch čela 2 válce, což znamená, že spodní konec vnitřního válce 34 a vnějšího pláště 35 tvaru mezikruží jsou upraveny leštěním. Z vyleštěných ploch válce akustického vlnovodu 19 se budouThe basic embodiment of the acoustic waveguide 19 on the principle of a Fresnel lens is shown in Figs. 1A and 1B. The acoustic waveguide 19 in this embodiment is realized as an ultrasonic adapter which has the shape of a cylinder, in which a circular notch 3 in the shape of an annulus extending almost the entire length of the cylinder from the lower end is formed, as can be seen in Fig. 1A. This cylinder is terminated at the upper end by a base 1 and at the lower end by a face 2. In plan view, the cylinder has an inner cylinder 34 in the middle and an outer shell 35 in the shape of an annulus at the edge between which there is a circular notch 3. The cylinder base 1 must have a perfect plane and its surface is polished. The surface of the cylinder face 2 is also polished, which means that the lower end of the inner cylinder 34 and the inner shell 35 in the form of an annulus are polished. From the polished surfaces of the cylinder of the acoustic waveguide 19 will be

-6CZ 2020 - 192 A3 šířit elementární vlny, které se budou sčítat, a tak se fokusovat do ohniska na ose ultrazvukové předsádky ve vzdálenosti cca 8 mm od čela 2.-6GB 2020 - 192 A3 propagate elementary waves, which will add up, and thus focus on the focus on the axis of the ultrasonic adapter at a distance of about 8 mm from the forehead 2.

Výhodné provedení akustického vlnovodu 19 na principu Fresnelovy čočky je znázorněno na obr. IC a ID. Akustický vlnovod 19. jak je popsán výše a na obr. 1A a 1B, zahrnuje kruhový zářez 3 ze strany čela 2 dále uzavřený těsněním 4 ve tvaru kruhového zářezu 3.A preferred embodiment of the acoustic waveguide 19 on the principle of a Fresnel lens is shown in Figs. The acoustic waveguide 19, as described above and in Figs. 1A and 1B, comprises a circular notch 3 on the face side 2 further closed by a seal 4 in the shape of a circular notch 3.

Terapeutický přístroj pro ultrazvukovou fyzikální terapii je ve dvou provedeních znázorněn na obr. 2 a obr. 3. Terapeutický přístroj pro ultrazvukovou fýzikální terapii v tomto provedení zahrnuje generátor 30 elektrického budicího signálu, jenž je propojen prostřednictvím stíněného přívodu 29 elektrického budicího signálu s konektorem 28, který je uspořádán na hlavici 20 přístroje a je propojen s vnitřním vedením 25 elektrického budicího signálu. Hlavice 20 přístroje sestává z vnějšího pláště 22, v němž je uspořádán vnitřní plášť 23. Uvnitř vnitřního pláště 23 je uspořádán piezoelektrický měnič 24, který je spojen s vnitřním vedením 25 elektrického budicího signálu a který je buzen elektrickým signálem s naladěnou harmonickou frekvencí z generátoru 30 elektrického budicího signálu. Piezoelektrický měnič 24 převádí budicí harmonický elektrický signál na ultrazvuk. Jeho tloušťka musí vyhovovat podmínce Ά vlnové délky. Materiálem dnes bývá většinou piezoelektrická keramika PZT nebo výbrus křemene. Pro potlačení odrazů ultrazvukového vlnění generovaného opačným směrem je ve vnitřním plášti 23 nad piezoelektrickým měničem 24 uspořádán materiál s akustickým útlumem, konkrétně první blok 26 akustické impedance s materiálem s vhodnou akustickou impedancí umožňující impedanční přizpůsobení, a tím zároveň nízkoodrazový přenos zpětného ultrazvukového vlnění při jeho současném účinném tlumení. Materiálem může být např. epoxidová pryskyřice s wolframovými nebo aluminovými (AI2O3) částicemi, s hodnotou akustické impedance přibližně 20 MRayl a útlumem 10 až 30 dB/cm.MHz. Nad nímž může být uložen ještě druhý blok 27 akustického útlumu s materiálem s vysokým akustickým útlumem (více než 30 dB/cm.MHz) a rovněž vhodnou akustickou impedancí minimalizující odrazy (např. pyrolytický karbon s hodnotou akustické impedance přibližně 7 MRayl, nebo samotný aluminiový submikronový prach či silikonový gel), který je určen pro pohlcení reziduálního ultrazvukového vlnění generovaného v opačném směru. Tyto bloky 26, 27 lze sjednotit do jednoho bloku s požadovanými vlastnostmi.The ultrasound physical therapy therapy apparatus is shown in two embodiments in Figures 2 and 3. The ultrasound physical therapy therapy apparatus in this embodiment includes an electrical excitation signal generator 30 which is connected via a shielded electrical excitation signal lead 29 to a connector 28; which is arranged on the head 20 of the device and is connected to the internal line 25 of the electrical excitation signal. The head 20 of the device consists of an outer casing 22 in which an inner casing 23 is arranged. Inside the inner casing 23 a piezoelectric transducer 24 is arranged, which is connected to the inner conductor 25 of the electric excitation signal and electrical excitation signal. The piezoelectric transducer 24 converts the excitation harmonic electrical signal to ultrasound. Its thickness must satisfy the Ά wavelength condition. Today, the material is usually piezoelectric PZT ceramics or quartz cut. To suppress reflections of ultrasonic waves generated in the opposite direction, an acoustic attenuation material is arranged in the inner shell 23 above the piezoelectric transducer 24, namely a first acoustic impedance block 26 with a suitable acoustic impedance material allowing impedance matching, effective damping. The material can be, for example, an epoxy resin with tungsten or aluminum (Al2O3) particles, with an acoustic impedance value of approximately 20 MRayl and an attenuation of 10 to 30 dB / cm.MHz. Above it can be placed a second block 27 acoustic attenuation with a material with high acoustic attenuation (more than 30 dB / cm.MHz) and also a suitable acoustic impedance minimizing reflections (eg pyrolytic carbon with an acoustic impedance value of approximately 7 MRayl, or aluminum itself submicron dust or silicone gel), which is designed to absorb residual ultrasonic waves generated in the opposite direction. These blocks 26, 27 can be combined into one block with the required properties.

Samotný akustický vlnovod 19 je napojen na hlavici 20 přístroje. Dokonale planámí, vyleštěná podstava 1 akustického vlnovodu 19 je těsně přiložena na rovněž rovinnou aktivní plochu hlavice 20. Tato aktivní plocha je tvořena buď přizpůsobovací krycí vrstvou 21, která je umístěna pod piezoelektrickým měničem 24, slouží jako jeho ochrana a zároveň zajišťuje impedanční přizpůsobení při přenosu ultrazvuku do těla, nebo rovnou povrchem samotného piezoelektrického měniče 24. V každém případě však nutno mezi aktivní plochu hlavice 20 a podstavu 1 akustického vlnovodu 19 nanést kontaktní imerzní viskózní kapalinu 8, představovanou např. olejem nebo řidším gelem. Pokud je přítomna přizpůsobovací krycí vrstva 21. je nutné, aby její tloušťka odpovídala % vlnové délky ultrazvukového vlnění a akustická impedance Zm použitého materiálu byla blízká hodnotě:The acoustic waveguide 19 itself is connected to the head 20 of the instrument. The perfectly flat, polished base 1 of the acoustic waveguide 19 is tightly applied to the also planar active surface of the head 20. This active surface is formed either by an adaptive cover layer 21, which is located under the piezoelectric transducer 24, serves as its protection and provides impedance matching during transmission. In each case, however, a contact immersion viscous liquid 8, represented for example by oil or a thinner gel, must be applied between the active surface of the head 20 and the base 1 of the acoustic waveguide 19. If an adaptive cover layer 21 is present, it is necessary that its thickness corresponds to% of the wavelength of the ultrasonic waves and that the acoustic impedance Z m of the material used is close to:

kde Zt je akustická impedance piezoelektrického měniče 24 a Zl je akustická impedance materiálu akustického vlnovodu 19. Za běžných okolností přímého přikládání hlavice 20 na povrch těla 7 pacienta je však touto hodnotou akustická impedance měkkých tkání, přičemž splnění těchto podmínek zajišťuje eliminaci odrazů na rozhraních. Obdobné fyzikálně dané podmínky je třeba splnit i v případě, že je akustický vlnovod 19 svojí podstavou 1 přiložen přímo na piezoelektrický měnič 24.where Zt is the acoustic impedance of the piezoelectric transducer 24 and Z1 is the acoustic impedance of the acoustic waveguide 19 material. Similar physically given conditions must be met even if the acoustic waveguide 19 with its base 1 is applied directly to the piezoelectric transducer 24.

Akustický vlnovod 19 je vyroben z materiálu dobře přenášejícího podélné ultrazvukové vlnění s malým útlumem a vhodnou akustickou impedancí. Takovými materiály mohou být např.The acoustic waveguide 19 is made of a material that well transmits longitudinal ultrasonic waves with low attenuation and suitable acoustic impedance. Such materials can be e.g.

-7 CZ 2020 - 192 A3 aluminium 2024, superdural nebo jiné leštitelné slitiny hliníku, přičemž použitelná je i nerezová ocel a jiné materiály podobných vlastností.-7 CZ 2020 - 192 A3 aluminum 2024, superdural or other polishable aluminum alloys, while stainless steel and other materials with similar properties can also be used.

Akustický vlnovod 19 je určený k fokusaci ultrazvukového vlnění 5 z hlavice 20, kdy tuto fokusaci lze realizovat jen ve vhodném médiu mezi čelem 2 akustického vlnovodu 19 a povrchem 7 těla pacienta. Toto médium musí mít kapalné nebo kvazikapalné vlastnosti a může to být aplikační kapalina 9, například odplyněná voda nebo jiná vhodná kapalina či emulze nebo roztok soli či micelámí koloid, vyznačující se dobrým vedením ultrazvukového vlnění s útlumem max. kolem 1 dB/cm, akustickou impedancí blízkou měkkým tkáním (1,6 až 1,7), vhodnou viskozitou (maximálně do 1 500 mPa.s, což odpovídá dynamické viskozitě glycerolu) a biokompatibilními vlastnostmi, případně též účinky desinfekčními a účinky podporujícími hojení.The acoustic waveguide 19 is intended to focus the ultrasonic waves 5 from the head 20, this focusing being possible only in a suitable medium between the face 2 of the acoustic waveguide 19 and the surface 7 of the patient's body. This medium must have liquid or quasi-liquid properties and may be an application liquid 9, for example degassed water or other suitable liquid or emulsion or salt solution or micellar colloid, characterized by good ultrasonic conduction with attenuation of max. About 1 dB / cm, acoustic impedance close soft tissue (1.6 to 1.7), suitable viscosity (maximum up to 1,500 mPa.s, which corresponds to the dynamic viscosity of glycerol) and biocompatible properties, possibly also disinfectant and healing promoting effects.

Kruhový zářez 3 válce je s výhodou dokonale uzavřen pomocí těsnění 4. Důvodem je, aby do kruhového zářezu 3 nemohla proniknout aplikační kapalina 9. Naopak mezi povrchem 7 těla pacienta a čelem 2 akustického vlnovodu 19 musí tato aplikační kapalina 9 zastávat nezastupitelnou roli média přenášejícího ultrazvukové vlnění 5. Proto musí být v této aplikační kapalině 9 ponořena jak léčená část povrchu 7 těla pacienta včetně léze 6, tak i čelo 2 akustického vlnovodu 19, čímž je přenos ultrazvuku k místu určení zajištěn. Po průniku ultrazvuku do samotného lidského těla, nebo těla jiného léčeného živého organismu, se již fokusovaný ultrazvuk šíří podle známých fyzikálních zákonitostí za předpokladu, že nenarazí na překážky s významně odlišnou impedancí, na nichž se silně odráží, např. kosti.The circular notch 3 of the cylinder is preferably perfectly closed by means of a seal 4. The reason is that application fluid 9 cannot penetrate into the circular notch 3. Conversely, between the patient body surface 7 and the acoustic waveguide face 2, this application fluid 9 must play an irreplaceable role Therefore, both the treated part of the surface 7 of the patient's body, including the lesion 6, and the face 2 of the acoustic waveguide 19 must be immersed in this application fluid 9, thus ensuring the transmission of ultrasound to the destination. After the ultrasound penetrates the human body itself, or the body of another treated living organism, the already focused ultrasound propagates according to known physical laws, provided that it does not encounter obstacles with significantly different impedances on which it is strongly reflected, such as bones.

Pokud není možno ponořit léčenou část povrchu 7 těla pacienta do aplikační kapaliny 9, pak je nutno akustický vlnovod 19 opatřit aplikačním zvonem 10 nebo aplikačním válcem 31, který je naplněn aplikační kapalinou 9.If it is not possible to immerse the treated part of the patient's body surface 7 in the application fluid 9, then the acoustic waveguide 19 must be provided with an application bell 10 or an application roller 31, which is filled with the application fluid 9.

Poněvadž hlavní použití akustického vlnovodu 19 lze spatřovat při ultrazvukovém debridementu ran a jejich léčbě pomocí ultrazvuku s energií fokusovanou na povrchu léze 6, např. trofického defektu (rány) na povrchu 7 těla pacienta, případně mělce pod povrchem 7 těla pacienta, lze toto ošetření provádět následujícím způsobem, který je znázorněn na obr. 2. Pacient se polohuje tak, aby trofický defekt na povrchu 7 těla byl uveden do horizontální roviny a směřoval vzhůru. Na oblast defektu se přiloží aplikační válec 31. vyrobený například ze skla nebo poly(methylmetakrylátu) či jiné vhodné, pokud možno průhledné hmoty. Tento aplikační válec 31 je tvořen pouze pláštěm, tedy bez podstav, jak je patrné z obr. 3. Pro lepší, komfortnější a těsnější přilnutí k intaktnímu povrchu těla 7 pacienta obklopujícího lézi 6 je možno opatřit styčnou plochu pláště tohoto aplikačního válce 31 mezikružím 33 osazeným na spodním konci. Důležité je, aby plášť aplikačního válce 31 byl, pokud možno průhledný, a lékař či jiný kompetentní zdravotník mohl pozorovat účinek fokusovaného ultrazvukového vlnění 5. Aplikační válec 31 je přiložen na intaktní část povrchu 7 těla pacienta tak, aby byl defekt pláštěm aplikačního válce 31 obklopen. Aplikační válec 31 je přiložen těsně k ošetřovanému místu, tj. lézi 6 na povrchu 7 těla pacienta. V případě potřeby mohou být okraje aplikačního válce 31 spočívající na intaktním povrchu 7 těla podloženy biokompatibilním vodotěsným materiálem (např. silikon nebo polyuretanová pěna Vivano®Med využívaná pro vakuovou terapii ran). Do aplikačního válce 31. jehož výška musí být větší, než je ohnisková vzdálenost akustického vlnovodu 19, se napustí aplikační kapalina 9 do výše hladiny 32 tak, aby s ohledem na ohniskovou vzdálenost bylo čelo 2 akustického vlnovodu 19 ponořeno dostatečně hluboko. Na takto připravené místo léze 6 se aplikuje fokusované ultrazvukové vlnění 5. Hlubším nebo mělčím ponorem aplikačního válce 31 do aplikační kapaliny 9 se v aplikačním válci 31 zajistí požadovaná koncentrace ultrazvukové energie a hloubka jejího působení, přičemž rotačním kývavým pohybem čela 2 akustického vlnovodu 19 spolu s mírným svislým pohybem ve směru osy akustického vlnovodu 19 se pak ošetřuje celý defekt - léze 6.Since the main use of the acoustic waveguide 19 can be seen in the ultrasonic debridement of wounds and their treatment with ultrasound with energy focused on the lesion surface 6, e.g. in the following manner, which is shown in Fig. 2. The patient is positioned so that the trophic defect on the surface 7 of the body is placed in a horizontal plane and directed upwards. An application roller 31 made of, for example, glass or poly (methyl methacrylate) or other suitable, preferably transparent material is applied to the defect area. This applicator roller 31 is formed only by a shell, i.e. without bases, as can be seen in Fig. 3. For better, more comfortable and tighter adhesion to the intact surface of the patient body 7 surrounding the lesion 6, at the lower end. It is important that the applicator roller housing 31 be as transparent as possible and that a physician or other competent health care professional be able to observe the effect of focused ultrasound 5. The applicator roller 31 is applied to the intact portion of the patient body surface 7 so that the defect is surrounded by . The applicator roller 31 is applied close to the treatment site, i.e. the lesion 6 on the surface 7 of the patient's body. If necessary, the edges of the application roller 31 resting on the intact surface 7 of the body can be lined with a biocompatible waterproof material (e.g. silicone or polyurethane foam Vivano®Med used for vacuum wound therapy). In the application cylinder 31, the height of which must be greater than the focal length of the acoustic waveguide 19, the application liquid 9 is filled into the level 32 so that the face 2 of the acoustic waveguide 19 is immersed deep enough with respect to the focal length. The focused ultrasound wave 5 is applied to the lesion site 6 thus prepared. the whole defect - lesion 6 is then treated by a slight vertical movement in the direction of the axis of the acoustic waveguide 19.

Na rozdíl od výše popsaných metod debridementu je tímto způsobem možno ošetřovat defekt šetrně a účinně, aniž by byla ohrožena bezpečnost pacienta či zdravotnického personálu. Aplikační kapalina 9 sehrává současně roh desinfekční i léčivou, a zároveň brání rozptylu patogenních mikroorganizmů a dalšímu ohrožení pacienta i personálu. Po proceduře je kapalina vypuštěnaIn contrast to the debridement methods described above, in this way the defect can be treated gently and effectively without compromising the safety of the patient or medical staff. Application liquid 9 plays both a disinfectant and a healing corner, and at the same time prevents the dispersal of pathogenic microorganisms and further endangering the patient and staff. After the procedure, the liquid is drained

-8CZ 2020 - 192 A3 prostřednictvím vypouštěcího kohoutu 13 přes vypouštěcí hadici 15 do sběrné nádoby 17 pro zachycování vypuštěné aplikační kapaliny. Aplikační válec 31 pak může být zlikvidován jako infekční materiál nebo opakovaně sterilizován.-8EN 2020 - 192 A3 by means of a drain cock 13 via a drain hose 15 into a collecting vessel 17 for collecting the discharged application liquid. The applicator roller 31 can then be disposed of as infectious material or re-sterilized.

Sofistikovanější provedení aplikačního zvonu 10. použitelného v zásadě na jakkoliv polohovanou část těla, je znázorněn na obr. 4.1 při použití tohoto způsobu aplikace je však vhodné horizontální polohování příslušného místa povrchu těla 7 pacienta s lézí 6 směřující vzhůru. Základem přitom je použití aplikačního zvonu 10 ve tvaru aplikačního válce 31 opatřeného na místě horní podstavy krytem 36 s otvorem. Tímto otvorem je vsunut akustický vlnovod 19 v podobě válce, který je v aplikačním zvonu 10 utěsněn pomocí pružného těsnicího prstence 11. Tento může být zhotoven z materiálu např. z neoprenu nebo jiné vhodné pružné a vodovzdorné hmoty, např. z kaučuku či silikonu. Takový způsob těsnění zabraňuje únikům aplikační kapaliny 9, a zároveň umožňuje rotačně kyvný pohyb a do jisté míry i svislý pohyb akustického vlnovodu 19. a tím i soustředění fokusovaného ultrazvukového vlnění 5 na požadovaná místa povrchu těla 7 pacienta, případně fokusaci či defokusaci ultrazvukového vlnění 5. Aplikační kapalina 9 se do aplikačního zvonu 10 napouští prostřednictvím zdroje 16 aplikační kapaliny (např. napouštěcího trychtýře) nebo jiného zařízení určeného k napouštění aplikační kapaliny 9, která přitéká napouštěcí hadicí 14 přes otevřený napouštěcí kohout 12 a zaplňuje celý prostor aplikačního zvonu 10. Proto je vhodné, aby napouštění aplikačního zvonu 10 aplikační kapalinou 9 probíhalo pod mírným tlakem, např. tlakem zajištěným vyšší polohou místa, z něhož je aplikační zvon 10 napouštěn. K vypouštění aplikační kapaliny 9 slouží vypouštěcí kohout 13 a vypouštěcí hadice 15, která ústí do sběrné nádoby 17. Místo styku 18 aplikačního zvonu 10 s intaktním povrchem těla 7 pacienta je nutno řešit s ohledem na vyloučení zranění povrchu těla, tedy bez ostrých hran. V případě potřeby mohou být okraje aplikačního zvonu 10 spočívající na povrchu 7 těla pacienta podloženy biokompatibilním vodotěsným materiálem (např. silikon nebo polyuretanová pěna Vivano®Med využívaná pro vakuovou terapii ran).A more sophisticated embodiment of the application bell 10, applicable in principle to any positioned part of the body, is shown in Fig. 4.1. The basis here is the use of an application bell 10 in the form of an application cylinder 31 provided with a cover 36 with an opening in place of the upper base. An acoustic waveguide 19 in the form of a cylinder is inserted through this opening, which is sealed in the application bell 10 by means of a flexible sealing ring 11. This can be made of a material such as neoprene or other suitable flexible and water-resistant material such as rubber or silicone. Such a sealing method prevents leakage of the application fluid 9, and at the same time allows rotationally oscillating movement and to some extent vertical movement of the acoustic waveguide 19 and thus concentrating the focused ultrasonic waves 5 on desired areas of the patient's body surface 7 or focusing or defocusing the ultrasonic waves 5. The application liquid 9 is filled into the application bell 10 via an application liquid source 16 (e.g. a filling funnel) or other device intended for filling the application liquid 9, which flows through the filling hose 14 through an open filling cock 12 and fills the entire application bell space 10. Therefore, It is suitable that the filling of the application bell 10 with the application liquid 9 takes place under a slight pressure, e.g. the pressure provided by the higher position of the place from which the application bell 10 is filled. The drain cock 13 and the drain hose 15, which open into the collecting container 17, serve to drain the application liquid 9. The point of contact 18 of the application bell 10 with the intact surface of the patient's body 7 must be solved to avoid injury to the body surface, i.e. without sharp edges. If necessary, the edges of the application bell 10 resting on the surface 7 of the patient's body can be lined with a biocompatible waterproof material (e.g. silicone or Vivano®Med polyurethane foam used for vacuum wound therapy).

Vhodným prostředím (médiem) k zavedení fokusovaného ultrazvukového vlnění 5 z čela 2 akustického vlnovodu 19 do léze 6 povrchu 7 těla pacienta může být též aplikační poduška 37 zhotovená jako pevné gelovité těleso (vyrobené např. z polydimethylsiloxanu, PDMS) nebo jako tenkostěnný plastový vak naplněný vhodnou kapalinou (glycerín, odplyněná voda, silikonový olej apod.). Tato poduška 37, zvláště je-li na obou styčných plochách s čelem 2 akustického vlnovodu 19 i s povrchem 7 těla pacienta navlhčena, dovoluje pevné přilnutí a dobrý přenos fokusovaného ultrazvukového vlnění 5, jakož i částečnou možnost pohybu hlavice s fokusujícím akustickým vlnovodem 19 s cílem zaměření fokusovaného ultrazvukového vlnění 5 do požadovaných míst léze 6.The application pad 37 made as a solid gel body (made e.g. of polydimethylsiloxane, PDMS) or as a thin-walled plastic bag filled with suitable liquid (glycerin, degassed water, silicone oil, etc.). This cushion 37, especially when wetted at both interfaces with the acoustic waveguide face 2 and the patient's body surface 7, allows firm adhesion and good transmission of the focused ultrasonic waves 5, as well as partial movement of the head with the focusing acoustic waveguide 19 to focus. focused ultrasound waves 5 to the desired sites of the lesion 6.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Akustický vlnovod na principu Fresnelovy čočky je určen především na povrchové a mírně podpovrchové aplikace, zejména pro léčbu trofických defektů kůže a podkoží a pro léčbu ran. Akustický vlnovod může být použit jako doplněk k přístroji pro terapeutické podávání ultrazvuku - pak musí být zabezpečeno upevnění mezi akustickým vlnovodem a individuálně řešenou hlavicí konkrétního přístroje pro terapii ultrazvukovým vlněním, nebo může být sestrojena samostatná hlavice konstrukčně již zahrnující akustický vlnovod jako její integrální součást.The acoustic waveguide based on the Fresnel lens principle is intended primarily for surface and slightly subsurface applications, especially for the treatment of trophic skin and subcutaneous defects and for the treatment of wounds. The acoustic waveguide can be used as an adjunct to a therapeutic ultrasound device - then a fixation must be provided between the acoustic waveguide and the individual head of a particular ultrasound therapy device, or a separate head structurally incorporating the acoustic waveguide as an integral part can be constructed.

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Akustický vlnovod (19) hlavice (20) ultrazvukového terapeutického přístroje na principu Fresnelovy čočky, vyznačující se tím, že má tvar válce, který je na vrchním konci ukončen podstavou (1) a na spodním konci čelem (2) a který zahrnuje soustředně uspořádaný a od čela (2) probíhající vnitřní válec (34), kruhový zářez (3) ve tvaru mezikruží a vnější plášť (35), přičemž podstava (1) akustického vlnovodu (19) je připevnitelná k aktivní ploše hlavice (20), přičemž akustický vlnovod je uzpůsoben pro šíření fokusovaného ultrazvukového vlnění (5) z čela (2) směrem k povrchu (7) těla pacienta.Acoustic waveguide (19) of a head (20) of an ultrasonic therapeutic device based on the Fresnel lens principle, characterized in that it has the shape of a cylinder, which is terminated at the upper end by a base (1) and at the lower end by a face (2) and which comprises concentrically an inner cylinder (34), an annular notch (3) in the form of an annulus and an outer shell (35) arranged and extending from the face (2), the base (1) of the acoustic waveguide (19) being attachable to the active surface of the head (20), the acoustic waveguide is adapted to propagate the focused ultrasound wave (5) from the forehead (2) towards the surface (7) of the patient's body. 2. Akustický vlnovod (19) podle nároku 1, vyznačující se tím, že kruhový zářez (3) je na straně čela (2) uzavřen těsněním (4).Acoustic waveguide (19) according to Claim 1, characterized in that the circular notch (3) is closed on the face side (2) by a seal (4). 3. Akustický vlnovod (19) podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořen ocelí, s výhodou nerezovou ocelí, nebo slitinou hliníku, s výhodou slitinou aluminium 2024 nebo superdural.Acoustic waveguide (19) according to claim 1, characterized in that it consists of steel, preferably stainless steel, or aluminum alloy, preferably aluminum alloy 2024 or superdural. 4. Ultrazvukový terapeutický přístroj zahrnující generátor (30) elektrického budicího signálu spojený s hlavicí (20) a akustickým vlnovodem (19) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že hlavice je tvořena pláštěm a aktivní plochou, přičemž vnitřkem hlavice (20) je vedeno vnitřní vedení (25) elektrického budicího signálu k piezoelektrickému měniči (24) pro generování ultrazvukového vlnění, přičemž k aktivní ploše hlavice (20) je připevněna podstava (1) akustického vlnovodu (19) a nad piezoelektrickým měničem je uspořádán materiál s akustickým útlumem.Ultrasound therapy device comprising an electrical excitation signal generator (30) connected to a head (20) and an acoustic waveguide (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the head is formed by a shell and an active surface, the inside of the head (20) an internal electrical excitation signal line (25) is routed to the piezoelectric transducer (24) for generating ultrasonic waves, the base (1) of the acoustic waveguide (19) being attached to the active surface of the head (20) and acoustic attenuated material arranged above the piezoelectric transducer . 5. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že aktivní plochu hlavice (20) tvoří piezoelektrický měnič (24) nebo přizpůsobovací krycí vrstva (21) uspořádaná pod piezoelektrickým měničem (24), přičemž mezi podstavou (1) a aktivní plochou hlavice (20) je nanesena imerzní viskózní kapalina (8).Ultrasound therapy device according to claim 4, characterized in that the active surface of the head (20) is formed by a piezoelectric transducer (24) or a matching cover layer (21) arranged below the piezoelectric transducer (24), between the base (1) and the active surface the head (20) is coated with an immersion viscous liquid (8). 6. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že čelo (2) akustického vlnovodu (19) je ponořeno do aplikační kapaliny (9) vymezené povrchem (7) těla pacienta a aplikačním zvonem (10) tvořeným aplikačním válcem (31).Ultrasound therapy device according to claim 4, characterized in that the face (2) of the acoustic waveguide (19) is immersed in the application fluid (9) defined by the patient body surface (7) and the application bell (10) formed by the application roller (31) . 7. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároku 6, vyznačující se tím, že aplikační válec (31) je na spodním konci opatřen mezikružím (33).Ultrasound therapy device according to claim 6, characterized in that the application roller (31) is provided at the lower end with an intermediate ring (33). 8. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároku 6, vyznačující se tím, že aplikační válec (31) j e na vrchním konci opatřen krytem (3 6) s otvorem pro akustický vlnovod (19), přičemž tento otvor je opatřen pružným těsnicím prstencem (11).Ultrasound therapy device according to claim 6, characterized in that the application roller (31) is provided at the upper end with a cover (36) with an opening for an acoustic waveguide (19), this opening being provided with a resilient sealing ring (11). 9. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že aplikační zvon (10) je spojen se zdrojem (16) aplikační kapaliny (9) a/nebo se sběrnou nádobou (17).Ultrasound therapy device according to Claims 6 to 8, characterized in that the application bell (10) is connected to a source (16) of application fluid (9) and / or to a collecting vessel (17). 10. Ultrazvukový terapeutický přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že čelo (2) akustického vlnovodu (19) je uspořádáno na aplikační podložce (37), která je uložena na povrchu (7) těla pacienta a je naplněna aplikační kapalinou (9) nebo tvořena gelem.Ultrasound therapy device according to claim 4, characterized in that the face (2) of the acoustic waveguide (19) is arranged on an application pad (37) which is mounted on the surface (7) of the patient's body and is filled with application fluid (9). or formed by a gel.
CZ2020-192A 2020-04-03 2020-04-03 An acoustic waveguide of the head of the ultrasound therapy device CZ309794B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-192A CZ309794B6 (en) 2020-04-03 2020-04-03 An acoustic waveguide of the head of the ultrasound therapy device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-192A CZ309794B6 (en) 2020-04-03 2020-04-03 An acoustic waveguide of the head of the ultrasound therapy device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2020192A3 true CZ2020192A3 (en) 2021-10-13
CZ309794B6 CZ309794B6 (en) 2023-10-18

Family

ID=78005282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020-192A CZ309794B6 (en) 2020-04-03 2020-04-03 An acoustic waveguide of the head of the ultrasound therapy device

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309794B6 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102734B2 (en) * 2007-02-08 2012-01-24 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. High intensity focused ultrasound transducer with acoustic lens
WO2011146139A2 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Misonix Incorporated Ultrasonic transducer assembly
US20120029393A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 General Electric Company Compact ultrasound transducer assembly and methods of making and using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CZ309794B6 (en) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6206843B1 (en) Ultrasound system and methods utilizing same
US5036855A (en) Localization and therapy system for treatment of spatially oriented focal disease
US4955365A (en) Localization and therapy system for treatment of spatially oriented focal disease
US4858613A (en) Localization and therapy system for treatment of spatially oriented focal disease
JP5657701B2 (en) Ultrasonic transducer
US8414494B2 (en) Thin-profile therapeutic ultrasound applicators
AU2010284313B2 (en) Disposable acoustic coupling medium container
US6007499A (en) Method and apparatus for medical procedures using high-intensity focused ultrasound
US20120296240A1 (en) Ultrasound eye bag treatment
EP1011449A1 (en) An ultrasound system and methods utilizing same
AU2003232433A1 (en) Solid hydrogel coupling for ultrasound imaging and therapy
JPH0947458A (en) Ultrasonic therapeupic device and applicator
KR101259381B1 (en) Applicator for HIFU
CZ2020192A3 (en) Acoustic wave of the head of a therapeutic ultrasound device
CZ34641U1 (en) Acoustic wave of the head of a therapeutic ultrasound device
KR20040081739A (en) A Focusing Ultrasonic Source
RU2741721C1 (en) Device for extracorporeal treatment of pelvic diseases with focused ultrasound
CA1332441C (en) Localization and therapy system for treatment of spatially oriented focal disease
CZ34056U1 (en) Therapeutic ultrasound multi-converter rotary applicator
CZ34054U1 (en) Equipment for generating high local intensity ultrasound
JP2001104358A (en) Ultrasonic therapy apparatus
CZ308691B6 (en) Equipment for generating high local intensity ultrasound
CN221751093U (en) High-intensity focusing ultrasonic probe for eyes
KR102280904B1 (en) Focused extracorporeal shock wave therapy apparatus using electromagnetic coil
RU211368U1 (en) DEVICE FOR ACOUSTIC CONTACT OF THE HIFU EMITTER WITH THE OBJECT OF ABLATION