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Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
von akustischen Verfahren an Gewebe.
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Hintergrund
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Es
sind verschiedene Verfahren zur Abgabe und zum Koppeln/Leiten von
akustischer Energie an einen Gewebebereich zwecks Durchführung
einer Diagnose und/oder Therapie und/oder kosmetischen Verfahrensabläufen
an Patientengewebe bekannt. Unter diesen Verfahren finden sich beispielsweise nicht-invasives
Prüfen von Blutanalyten, Arzneimittelgabe mittels Phonophorese,
Lithotrypsie, Gewebeabtragung und Lyse von Fettzellen für
eine kosmetische Entfernung von adipösem Gewebe.
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In
vielen der therapeutischen und/oder kosmetisch akustischen Anwendungen,
wie beispielsweise bei der vorstehend erwähnten Lithotrypsie, Gewebeabtragung
und Lyse, muss ausreichend akustische Energie an einen Gewebebereich
abgegeben werden, um Gewebe in diesem Bereich zu zerstören
und zu entfernen. Im Allgemeinen wird die akustische Energie mittels
Fokussierung von wenigstens einem Strahl relativ intensivem Ultraschall
auf den Bereich abgegeben. Der hoch intensive, fokussierte Ultraschall
wird herkömmlicher Weise durch das Akronym ”HIFU” beschrieben
und dazu verwendet, verschiedene thermische und mechanische Effekte
an dem Gewebe zu erzeugen, einschließlich lokal begrenztem
Erhitzen von Gewebe und/oder Kavitation, die das Gewebe unterbricht/spaltet
und zerstört. Gewebe, das ungefähr auf über
42°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten
wird, stirbt schnell ab, und mechanischer Stress, der durch Kavitation
erzeugt wird, zerreist und bricht Zellmembranen des Gewebes auf.
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Es
ist jedoch oftmals schwierig, den hoch-energetischen, fokussierten
Ultraschall so zu steuern, dass er die Bedingungen erfüllt,
die für die verschiedenen gewünschten Verfahrensabläufe
benötigt werden. Beispielsweise werden HIFU Strahlen oft
auf ein relativ kleines Gewebevolumen fokussiert und benötigen
eine relativ große Verweildauer in dem fokussierten Volumen,
um das dortige Gewebe zu zerstören. Typischerweise ist
das fokussierte Volumen eines HIFU Strahles im Wesentlichen in einem
gestreckten Umdrehungsellipsoid enthalten. Bei einer Ultraschallfrequenz
von 200 kHz weist das Ellipsoid eine Achsenlänge von ungefähr
15 mm entlang einer Ausrichtungsrichtung des Strahls auf und einen Querschnitt,
der die Längsachse halbiert und rechtwinklig zu der Ausrichtungsrichtung
verläuft, mit einem Radius von ungefähr 6 mm.
Bei einer Frequenz von ungefähr 1 MHz ist die Längsachse
ungefähr 3 mm lang und der Querschnitt weist einen Radius
von ungefähr 1,5 mm auf. Allgemein weist das Fokusvolumen
einen lateralen Durchmesser von ungefähr 1 Wellenlänge
auf und eine Länge von ungefähr 2–3 Wellenlängen.
(Es wird angenommen, dass die Grenzen des Fokusvolumens in den Bereichen
liegen, in denen die akustische Intensität auf ungefähr 6
dB abgemildert ist.) Die Behandlung eines ausgedehnten Gewebes mittels
HIFU kann daher eine langwierige Aufgabe sein, die eine relativ
lange Zeit benötigt, um durchgeführt zu werden.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen und/oder
angewandt, um das Fokusvolumen eine HIFU Strahles zu vergrößern
und um die Strahlen elektronisch und/oder mechanisch abzutasten, um
relativ große Gewebevolumen zu behandeln.
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Es
ist jedoch schwierig die HIFU Strahlen so zu steuern, dass sie eine
effektive akustische Energie liefern, die räumlich relativ
gleichmäßig über ein ausgedehntes Gewebevolumen
verteilt ist, das das gewünschte Behandlungsziel darstellt,
und dabei anderes Nichtzielgewebe nicht nachteilig beeinflussen. Andere
Konstellationen von HIFU Strahlen für ausgedehnte Fokusvolumen
weisen ”Hotspots” auf, die die therapeutische
und/oder kosmetische Anwendung der Strahlen begrenzen. Darüber
hinaus pflanzt sich Ultraschall, der im Wesentlichen auf einen bestimmten
Bereich fokussiert ist, im Allgemeinen über den Fokusbereich
hinaus fort und wirkt auf Organe und/oder Körperteile,
für die keine Ultraschallbehandlung vorgesehen ist.
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Beispielsweise
befindet sich adipöses Gewebe im Allgemeinen in der subkutanen
Schicht der Haut und in einem Bereich von ungefähr einigen
mm bis einigen 10 mm unter der Hautoberfläche. Bei Verfahrensabläufen
zur Gewebeabtragung und Lyse von Fettzellen zur kosmetischen Entfernung
von adipösem Gewebe kann sich der auf das unter der Haut liegende
Fettgewebe fokussierte Strahl über das adipöse
Gewebe hinaus ausbreiten und in innere Organe und Körperteile,
die sich unter der subkutanen Schicht befinden, eindringen und diese
beschädigen. Bei Verwendung von Ultraschall zur Behandlung
von Bauchfett kann der Ultraschall beispielsweise auf die Leber
wirken. Bei Verwendung von Ultraschall zur Behandlung von Zellulitis
in der Hüftregion kann der Ultraschall auf Knochengewebe
unter der Haut wirken und davon reflektiert werden. Der reflektierte
Ultraschall kann dann auf den in den Körper zwecks Behandlung
von Zellulitis abgegebenen Ultraschall störend einwirken
und eine beständige akustische Welle mit einer Intensität
nahe der Hautoberfläche erzeugen, die die Haut schädigen
kann.
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F.
L. Lizzi et al. beschreiben in dem Artikel namens "Asymmetric
Focussed Array for Ultrasonic Tumor Therapy" die
Verwendung von ”seherischen Deckelwandlern (spherical cap
transducers) mit segmentierten rechtwinkligen Elektroden”,
um HIFU Strahlen bereitzustellen, die zur Erzeugung von Läsionen
mit elliptischen Durchschnitten verwendet werden können.
Durch die Phasung von rechteckigen Elektrodenpaaren wurden unerwünschte
axiale Bereiche von hoher akustischer Intensität der Strahlen in
Ebenen unterdrückt, die nicht der Fokusebene der Umwandler/Transducer
entsprechen. Zur Behandlung von ausgedehnten Gewebebereichen sind
die Strahlen dafür vorgesehen, eine Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Längsachsen der elliptischen Läsion
abzutasten.
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Die
US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2005/0154314
von J. U. Quistgaard und dem Titel ”Component Ultrasound
Transducer” beschreibt einige Aufgaben der vorliegenden
Erfindung wie beispielsweise: ”Bereitstellen eines Umwandlers/Transducers,
der hochintensive Ultraschallenergie gleichzeitig an zwei oder mehr
Fokusbereiche abgeben kann” und ”Bereitstellen
eines Umwandlers/Transducers, der zwei oder mehr unterschiedliche
Frequenzen in einen einzelnen Fokussierungsbereich oder in eine
Gruppe von Fokussierungsbereichen fokussieren kann”.
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In
dem Artikel mit dem Titel "Concentric-Ring and
Sector-Vortex Phased-Array Applicators for Ultrasound Hyperthermia" von
C. A. Cain und S. I. Umemura werden ein konzentrischer
Ring und radiale Sektorelemente eines Umwandlers mit verschiedenen
Phasenanordnungen angeregt, um konzentrische und zirkulär
symmetrische Fokusringe aus akustischer Energie zu erzeugen, bei
denen die akustische Energie in einem Fokus entlang einer zentralen
Achse ”stark reduziert” ist. Eine Phasung, die
zirkulär asymmetrische elliptische Fokusbereiche erzeugt,
ist ebenfalls beschrieben.
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Das
US Patent 6,506,171 von
S. Vitek und N. Brenner offenbart System mit fokussiertem Ultraschall,
das ”mehrere Umwandlerelemente umfasst, die entlang einer
zentralen Achse in einem bestimmten Winkel dazu angeordnet sind”.
Die verschiedenen Sektorelemente werden über Phasen angeregt, so
dass ”eine erste Fokuszone auf der Achse erzeugt wird und
eine zweite Fokuszone, die nicht auf der Achse liegt”.
Die Zeichnungen der Anmeldung zeigen, das die zweite Fokuszone,
die nicht auf der Achse liegt, durch mehrere Fokusbereiche gekennzeichnet
ist, wobei in jedem davon die auf den Bereich fokussierte akustische
Energie im Wesentlichen die gleiche räumliche Energieverteilung
aufweist. Die mehreren Fokusbereiche weisen eine fast perfekte Rosetten-ähnliche
Drehsymmetrie auf. Die vorstehenden Dokumente werden durch Bezug
Teil dieses Dokumentes.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Gesichtspunkt einiger Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Behandlung
eines Bereichs von Patientengewebe unter Verwendung von Ultraschall,
wobei die Vorrichtung eine relativ verbesserte Lokalisierung des
Ultraschalls in dem zu behandelndem Bereich bereitstellt. Wahlweise
umfasst das Gewebe adipöses Gewebe bzw. Fettgewebe und/oder
Zellulitis, die sich in oder in der Nähe der subkutanen
Schicht des Patienten befindet.
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Ein
Gesichtspunkt einiger Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Behandlung
von relativ ausgedehnten Bereichen eines Patientengewebes mit fokussiertem
Ultraschall, bei der das Fokusvolumen des Ultraschalls mit einem
relativ großen Bereich des Gewebebereichs überlappt.
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Ein
Gesichtspunkt einiger Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Vorrichtung, die die
Ausbreitungsausrichtung des Ultraschalls relativ zu dem zu behandelnden Gewebe
ausrichtet, um die Lokalisation des Ultraschalls an das Gewebe zu
verbessern und/oder um ein Fokusvolumen des Ultraschalls bereitzustellen, das
mit einem relativ großem Volumen des Gewebes überlappt.
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In
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst
die Vorrichtung mindestens einen Ultraschallumwandler/Ultraschalltransducer,
der betrieben werden kann, um Ultraschall in einen Patientenkörper
zwecks Behandlung eines Gewebebereichs des Patienten zu übertragen,
und einen Adapter, der den Umwandler/Transducer mit der Haut des Patienten
verbindet. Wahlweise umfasst der Adapter einen akustischen Koppler
mit einer Form und einer akustischen Impedanz, die ausgebildet ist,
den durch den mindestens einen Umwandler erzeugten Ultraschall so
auszurichten, dass er in den Körper entlang einer Richtung
eintritt, die Lokalisation und das Abdecken des Gewebebereichs durch
den Ultraschall verbessert.
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In
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst
der Adapter eine Hautklemme, die die Haut des Patienten relativ
zu dem mindestens einem Umwandler so hält, dass der Ultraschall
den zu behandelnden Bereich entlang einer bestimmten Richtung erreicht.
Wahlweise ist die Hautklemme eine mechanische Klemme mit zwei gegenüberliegenden
Greifoberflächen, die so steuerbar sind, dass sie einzeln
zueinander und voneinander weg bewegt werden können, um
einen Teil der Haut und des Unterhautgewebes zu greifen, anzuheben
und zwischen sich einzuklemmen. Wenn es angehoben und zwischen den
Greifoberflächen eingeklemmt ist, kann ein relativ ausgedehnter
Bereich des Zielgewebes, wahlweise adipöses Gewebe in der
subkutanen Schicht der Haut des Patienten und benachbart davon,
im Wesentlichen parallel zu und entlang einer Fläche angeordnet
werden, die im Wesentlichen parallel zu der Hautausrichtung ist,
bevor die Haut angehoben und zwischen den Greifoberflächen
eingeklemmt wurde.
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Im
Folgenden wird die Position eines Hautbereichs, der nicht von seinem
normalen Platz an einem Patientenkörper versetzt wird,
als ”normale” Hautposition bezeichnet. Eine Ebene,
die parallel zu einer normalen Position der Haut ist und sich darüber befindet,
und entlang der sich Zielgewebe befindet, nachdem die Haut gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angehoben wurde,
wird als ”Zielebene” bezeichnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der mindestens
eine Ultraschallumwandler/Ultraschalltransducer angeordnet, um fokussierten
Ultraschall in und durch das adipöse Zielgewebe von einer
Seite zu der anderen Seite der eingeklemmten Haut entlang einer
Richtung zu übertragen, die im Wesentlichen parallel zu
der Zielebene ist und mit ihr zusammenfällt. Da der Ultraschall
im Wesentlichen parallel zu der Zielebene übertragen wird,
weist das Fokusvolumen eine lange Achse auf, die im Wesentlichen
in der Zielebene liegt. Da sowohl das Fokusvolumen und ein relativ
großer Bereich des adipösen Gewebes parallel zu
und entlang der Zielebene liegen, fällt das Fokusvolumen
zusammen mit einem relativ großen Volumen des adipösen
Gewebes. Insbesondere fällt das Fokusvolumen zusammen mit
einem generell größeren Volumen des Zielgewebes
als es der Fall wäre, wenn der Ultraschall wie in dem Stand
der Technik in den Patientenkörper entlang einer Richtung
im Wesentlichen rechtwinkelig zu der Haut des Patienten übertragen
wird, d. h. rechtwinkelig zu der normalen Position der Haut und dabei
im Wesentlichen rechtwinkelig zu der subkutanen Schicht. Da der
Ultraschall im Wesentlichen parallel zu der Zielebene übertragen
wird und da die Zielebene parallel zu der normalen Position der
Haut ist, bevor die Haut angehoben und zwischen den Greifoberflächen
eingeklemmt wurde, breitet sich darüber hinaus im Wesentlichen
keine akustische Energie von dem übertragenen Ultraschall
in den Körper aus und kann sich auch nicht nachteilig auf
innere Organe auswirken.
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In
einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst
der Adapter einen Absorber, der den durch den mindestens einen Umwandler/Transducer
abgegebenen und den eingeklemmten Hautbereich durchlaufenden Ultraschall
absorbiert. Der Absorber befindet sich an einer Oberfläche oder
an Oberflächen des Adapters oder der Vorrichtung, die den
Adapter umfasst/umfassen, auf den der Ultraschall wirkt, nachdem
er das zu behandelnde Gewebe durchlaufen hat. Der Absorber tendiert
dazu, akustische Energie am Reflektieren von der Oberfläche
oder von Oberflächen und am störenden Einwirken
auf die abgegebene akustische Energie zu hindern, mit der Folge,
dass beständige akustische Wellen mit relativ hochintensiven
Hotspots verhindert werden, die die Haut und anderes Gewebe schädigen
können.
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In
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst
der Adapter eine Ansaugkammer, die betrieben werden kann, um einen
Teil der Haut anzuheben und im Wesentlichen entlang einer Zielebene
parallel zu einer normalen Position der Haut und sich darüber
befindend zu positionieren. Die Ansaugkammer umfasst mindestens
einen Ausgang, durch den Luft aus der Kammer angesaugt werden kann,
wobei die Ansaugkammer gestaltet ist, auf einen Bereich der Haut
des Patienten angeordnet zu werden, so dass die Ansaugkammer durch
die Haut gegen einen Luftzustrom versiegelt wird, wenn Luft durch
den Ausgang aus der Kammer abgesaugt wird. Wenn die Luft aus der
Kammer gesaugt wird, bildet sich ein Teilvakuum in der Ansaugkammer,
das die Haut in die Kammer zieht, so dass ein Teil der Haut, beispielsweise
ein Teil der subkutanen Hautschicht im Wesentlichen parallel zu
und übereinstimmend mit der Zielebene positioniert wird.
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Zur
Vereinfachung der Darstellung wird die Vorrichtung zur Behandlung
eines Gewebebereichs eines Patienten unter Verwendung von Ultraschall, welche
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform betrieben werden kann, um Ultraschall auf den
Bereich entlang einer Richtung zu lenken, welcher die Wirksamkeit
des Ultraschalls erhöht, als eine ”Richtungsverstärkte
Ultraschall (DEUS) Vorrichtung”, ”DEUS Vorrichtung” oder ”DEUS” bezeichnet.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform wird
daher eine Vorrichtung zur Lyse von Fettgewebe und/oder Zellulitis
bereitgestellt, umfassend: mindestens einen zur Übertragung
von Ultraschall steuerbaren Umwandler/Transducer; und einen Adapter,
welcher zum Aufbringen von durch den mindestens einen Transducer übertragenen
Ultraschall auf einen Gewebebereich eines Patienten konfiguriert
ist, umfassend und/oder überlagernd eine Schicht von Fettgewebe
und/oder Zellulitis; wobei der Adapter den übertragenen
Ultraschall bezüglich der Schicht von Fettgewebe und/oder
Zellulitis derart ausrichtet, dass er dazu neigt, entlang eines
Bereichs der Schicht sich auszubreiten/fortzupflanzen.
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Die
Vorrichtung umfasst wahlweise eine Klammer mit ersten und zweiten
Feldern, die betrieben werden kann, um das erste Feld zu dem zweiten Feld
zu bewegen, um den Gewebe- und Fettbereich und/oder Zellulitisschicht
anzuheben und zwischen den Feldern einzuklemmen. Der mindestens
eine Umwandler/Transducer befindet sich wahlweise an dem ersten
Feld und überträgt den Ultraschall in eine Richtung
zu dem zweiten Feld, sofern er zur Übertragung von Ultraschall
gesteuert wird. Die Vorrichtung umfasst wahlweise einen akustischen
Absorber, der sich an dem zweiten Feld befindet.
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Die
Klammer kann in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
manuell betrieben werden, um das erste Feld zu dem zweiten Feld
zu bewegen, um den Gewebe- und Fettbereich und/oder die Zellulitisschicht
anzuheben und einzuklemmen.
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In
einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
umfasst die Vorrichtung einen Motor oder ein Bedienelement, welcher/welches
zum Bewegen des ersten Feldes zu dem zweiten Feld betrieben werden kann,
um den Gewebe- und Fettbereich und/oder die Zellulitisschicht anzuheben
und einzuklemmen. Der mindestens eine Transducer kann in einigen
erfindungsgemäßen Ausführungsformen gesteuert
werden, um Ultraschall in eine Richtung zu übertragen, die
zu einem Abschnitt der zwischen dem ersten und zweiten Feld geklammerten
Fettschicht und/oder Zellulitis im Wesentlichen parallel gelegen
ist. Der mindestens eine Transducer kann wahlweise zum Übertragen
des Fokusvolumens in eine Richtung gesteuert werden, die zu einer
Richtung im Wesentlichen senkrecht gelegen ist, entlang der die
Klammer den Gewebebereich einklemmt und entlang der der mindestens
eine Transducer den Ultraschall überträgt.
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Zusätzlich
oder alternativ kann der mindestens eine Transducer gesteuert werden,
um den Ultraschall in einem Fokusvolumen zu fokussieren, dessen
Ausmaß zu einem Ausmaß des mindestens einen Transducers
in eine Richtung im Wesentlichen gleicht, die zu einer Richtung,
entlang der die Klemme den Bereich der Haut anhebt im Wesentlichen rechtwinklig
verläuft und rechtwinklig zu einer Richtung, entlang der
der mindestens eine Transducer den Ultraschall überträgt.
Der Adapter umfasst wahlweise eine Ansaugkammer, in welche der Gewebebereich
und die Fett- und/oder Zellulitisschicht durch Ansaugen von Luft
durch die Kammer angesaugt werden kann. Der mindestens eine Transducer
befindet sich wahlweise auf einer inneren Oberfläche der Ansaugkammer,
die zu einer Richtung im Wesentlichen senkrecht gelegen ist, entlang
der der Haut- und Fettbereich und/oder die Zellulitisschicht in
die Ansaugkammer gesaugt wird.
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Zusätzlich
oder alternativ kann der mindestens eine Transducer gesteuert werden,
um Ultraschall in eine Richtung zu übertragen, die zu einem Bereich/Abschnitt
der in die Ansaugkammer gesaugten Fett- und/oder Zellulitisschicht
im Wesentlichen parallel gelegen ist. Der mindestens eine Transducer kann
wahlweise gesteuert werden, um den Ultraschall in ein Fokusvolumen
zu fokussieren, das sich in dem Abschnitt der Fett- und/oder Zellulitisschicht befindet.
Der mindestens eine Transducer kann wahlweise gesteuert werden,
um das Fokusvolumen zu bewegen. Der mindestens eine Transducer kann wahlweise
gesteuert werden, um das Fokusvolumen um eine Achse zu drehen, die
zu der Richtung im Wesentlichen parallel ist, entlang der der Haut-
und Fettbereich und/oder die Zellulitisschicht in die Ansaugkammer
gesaugt wird.
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In
einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Ansaugkammer zylindrisch.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird
weiter eine Vorrichtung zur Lyse von Fettgewebe und/oder Zellulitis
in einem Patienten bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: Mindestens
einen Umwandler/Transducer zur Übertragung von Ultraschall;
und einen keilförmigen Transducer mit einer ersten Oberfläche,
auf welcher sich der mindestens eine Transducer befindet, und einer
zweiten Oberfläche, durch welche der Ultraschall durch
den mindestens einen Transducer übertragen wird und in
das Gewebe des Patienten eintritt; wobei die erste und zweite Oberfläche
zueinander durch einen keilförmigen Winkel winklig angeordnet sind.
Wahlweise beträgt der keilförmige Winkel zwischen
ungefähr 5° und ungefähr 45°.
Wahlweise beträgt der keilförmige Winkel zwischen
ungefähr 15° und ungefähr 35°.
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Der
mindestens eine Transducer umfasst in einigen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen mehrere Transducer, die als Phased Array
Transducer konfiguriert sind.
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Weiterhin
wird gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform ein Verfahren zur Behandlung von Fettgewebe
und/oder Zellulitis in einem Patienten bereitgestellt, wobei das
Verfahren umfasst: Wegziehen eines Gewebebereichs des Patienten und
einer Schicht von Fettgewebe und/oder Zellulitis, die von dem Gewebe
umfasst und/oder durch das Gewebe überschichtet ist, vom
Körper; und Übertragen von Ultraschall durch den
weggezogenen Gewebebereich und Fettgewebe, so dass er durch einen Abschnitt
der weggezogenen Fett- und/oder Zellulitisschicht entlang einer
zu der Schicht im Wesentlichen parallelen Richtung fortpflanzt.
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Wahlweise
umfasst das Übertragen von Ultraschall in einer Richtung
im Wesentlichen parallel zu der Schicht ein Übertragen
des Ultraschalls entlang einer Richtung, die im Wesentlichen zu
einer Richtung rechtwinklig zu einer Richtung ist, entlang der der
Gewebebereich von dem Körper weggezogen wird. Zusätzlich
oder alternativ umfasst das Übertragen ein Fokussieren
des Ultraschalls in ein Fokusvolumen, das sich in dem Abschnitt
der Fett- und/oder Zellulitisschicht befindet. Wahlweise umfasst
das Verfahren ein Bewegen des Fokusvolumens. Wahlweise umfasst das
Bewegen ein Verschieben des Fokusvolumens entlang einer Richtung,
die im Wesentlichen parallel zu der Richtung ist, entlang der der
Gewebebereich und das Fettgewebe und/oder die Zellulitis von dem
Körper weggezogen wird. Zusätzlich oder alternativ
umfasst das Bewegen ein Drehen des Fokusvolumens entlang einer Richtung,
die zu der Richtung im Wesentlichen parallel ist, entlang der der
Gewebebereich und das Fettgewebe und/oder die Zellulitis von dem
Körper weggezogen wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Nichtbegrenzende
Beispiele von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
werden nachstehend mit Bezug auf beigefügte Figuren beschrieben,
welche im Anschluss an diesen Absatz aufgeführt werden.
Gleiche Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur
auftreten, werden im Allgemeinen mit einem gleichen Bezugszeichen
in all den Figuren, in den sie auftreten, versehen. In den Figuren gezeigte
Abmessungen von Bestandteilen und Merkmalen sind aufgrund der Einfachheit
und Klarheit der Darstellung gewählt und zeigen nicht notwendigerweise
das Größenverhältnis.
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Die 1 zeigt
schematisch eine DEUS Vorrichtung gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform, die
eine Hautklammer umfasst und betrieben werden kann, um Fettgewebe
in einem Gewebebereich eines Patienten zu lysieren;
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Die 2A–2C zeigen
schematisch die in 1 gezeigte DEUS Vorrichtung
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform, die zur Lyse von Fettgewebe verwendet
wird;
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Die 3A zeigt
schematisch eine DEUS Vorrichtung gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform, die
eine Ansaugkammer zum Halten eines zu behandelnden Gewebebereichs
mit durch die DEUS Vorrichtung erzeugtem Ultraschall umfasst;
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Die 3B und 3C zeigen
schematisch die in 3 gezeigte DEUS
Vorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform, die zur Lyse von Fettgewebe verwendet
wird;
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Die 3D zeigt
schematisch eine DEUS Vorrichtung gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform, die
eine Ansaugkammer zum Halten eines zu behandelnden Gewebebereichs
mit durch die DEUS Vorrichtung erzeugtem Ultraschall umfasst;
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Die 4A zeigt
schematisch einer andere Vorrichtung, die zur Lyse von Fettgewebe
verwendet wird; und
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Die 4B zeigt
schematisch eine andere DEUS Vorrichtung gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform, die
zur Lyse von Fettgewebe verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Die 1 zeigt
schematisch eine DEUS Vorrichtung 20 gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform zur
Lyse von Fettgewebe in einem Patienten. DEUS 20 umfasst
wahlweise mindesten einen piezoelektrischen Umwandler/Transducer,
wahlweise einen Phased Array 30 piezoelektrischer Transducer 31,
die an einem Adapter 40 befestigt sind und zum Erzeugen
von Ultraschall gesteuert werden. Irgendeiner der im Stand der Technik
bekannten verschiedenartig geformten Transducer und Phased Array
Konfigurationen kann zur Konfiguration des Phased Array 30 verwendet
werden. Phased Array 30 umfasst beispielsweise zwei Reihen
rechteckiger piezoelektrischer Transducer 31, wobei jeder davon
sich in der Nähe von mindestens zwei anderen piezoelektrischen
Transducer 31 befindet. Adapter 40 von DEUS 20 weist
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform eine Hautklammer 42 zum Greifen
eines Abschnitts eines Patientengewebes mit Fettgewebe auf, das
mit Ultraschall behandelt werden soll, der durch die Phased Array 30 DEUS Vorrichtung 20 erzeugt
wird.
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Die
Hautklammer 42 umfasst wahlweise zwei Gelenkfelder 43 und 44,
die durch mindestens ein Gelenk gelenkig miteinander verbunden sind
und jeweils mit Greiffeldern 45 und 46 verbunden
sind, die jeweils Kanten 47 und 48 aufweisen.
Die Felder 45 und 46 sind in 1 und
den folgenden Figuren planar. Die Greiffelder 45 und 46 sind
in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
nicht planar und können beispielsweise zylindrisch sein.
Die piezoelektrischen Transducer 31 des Phased Array 30 sind an
dem Greiffeld 45 befestigt. Das Greiffeld 46 ist wahlweise
mit einem Material 49 befestigt, das einen vergleichsweise
guten Dämmstoff für den durch Phased Array 30 erzeugten
Ultraschall darstellt. Die Greiffelder 45 und 46 sind
wahlweise planar.
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Der
Adapter 40 umfasst mindestens ein elastisches Element das
betrieben wird, um die Greiffelder 45 und 46 gegeneinander
zu drängen. Das mindestens eine elastische Element umfasst
wahlweise zwei Biegegelenke 50. Jedes Biegegelenk 50 umfasst
wahlweise ein Band 51 eines zu einem Bogen gebogenen elastischen
Materials, das ein elastisches Drängen der Greiffelder 45 und 46 aneinander bewirkt.
Die Biegegelenke 50 halten wie in dem in 1 gezeigten
unbelasteten Fall die Greiffelder derart, dass sich die Kanten 47 und 48 der
Greiffelder relativ nahe beieinander befinden. Jedes Greiffeld 43 und 44 umfasst
wahlweise Spreizgriffe 52. Durch das Anwenden eines ausreichenden,
wahlweise manuellen Drucks, um die Spreizgriffe 52 zueinander
zu bewegen, wird das Band 51 jedes Biegegelenkes 50 geöffnet
und die Greiffelder 45 und 46 werden voneinander
weg bewegt.
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Die 2A–2C zeigen
schematisch eine DEUS Vorrichtung 20, die zur Lyse von
Fettgewebe in einem Bereich 60 eines Patientengewebes verwendet
wird. Die Figuren zeigen schematisch einen Querschnitt durch einen
Gewebebereich 60, der die Epidermis 61, Lederhaut 62 und
subkutane Schicht 63 der Haut zeigt. Die subkutane Schicht
umfasst Fettgewebe 64. Lage und Ausrichtung der Merkmale
von DEUS 20 in den 2A–2C sind relativ
zu einem Koordinatensystem 80 eingetragen, sofern es für
die Klarheit der Darstellung dienlich ist. Die x-Achse und y-Achse
des Koordinatensystems 80 sind jeweils senkrecht/rechtwinklig
und parallel zu den Kannten 47 und 48 und mit
einer Ebene im Wesentlichen coplanar, die die Kanten 47 und 48 umfasst.
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In
der 2A werden die Spreizgriffe 52, wahlweise
manuell, zusammengedrückt gezeigt, um die Greiffelder 45 und 46 voneinander
zu versetzen und die Kanten 47 und 48 der Felder
auseinander zu spreizen. Die DEUS Vorrichtung 20 wird auf
den Hautbereich 60 gepresst, wenn die Greiffelder auseinander
gespreizt sind, so dass die auseinander gespreizten Kanten 47 und 48 fest
in die Haut gedrückt werden. Falls sie wie in 2A gezeigt
positioniert sind, werden die durch Kraft zueinander verschiebbaren
Spreizgriffe 52 gelöst, so dass die Biegegelenke 50 gegen
die Greiffelder 45 und 46 zum Zusammenkommen drängen
und ein Volumen Haut 60 und Unterhautgewebe ”anzuheben” und
das angehobene Gewebe zwischen den Greiffeldern einzuklemmen.
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Die 2B zeigt
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform schematisch ein Gewebevolumen 66,
das angehoben und zwischen Greiffeldern 45 und 46 eingeklemmt
vorliegt. Ein relativ erweiterter Bereich 68 der subkutanen
Schicht 63 und dessen Fettgewebe 64 wird, sofern
wie in der Figur gezeigt eingeklemmt, entlang einer Zielebene, die durch
gestrichelte Rechtecke 70 schematisch angezeigt wird, des
Phased Array 30 gehalten.
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Phased
Array 30 wird zum Fokussieren von Ultraschall in einem
Fokusvolumen gesteuert, das in einer Hülle mit einem Querschnitt
in der Zielebene 70 im Wesentlichen enthalten ist, die
durch relativ große Abmessungen gekennzeichnet ist, um
Fettgewebe 64 in der subkutanen Schicht 63 zu
lysieren. Der Querschnitt weist in einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform eine relativ lange Erstreckung in der Zielebene 70 in
einer Richtung auf, die zu dem Phased Array im Wesentlichen rechtwinklig
ist. Das Fokusvolumen weist wahlweise eine relativ lange Erstreckung
parallel zu dem Phased Array auf.
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Die 2C zeigt
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform schematisch eine Hülle, die vergrößert
in einer Einfügung 71 gezeigt wird und mit gestrichelten
Linien 72 von Ultraschallenergie umrissen wird, die durch
den Phased Array 30 erzeugt und entlang der Zielebene 70 parallel
zu der xy-Ebene des Koordinatensystems 80 fokussiert wird.
Das Volumen 72 weist entlang einer Zielebene 70 einen schraffiert
gezeigten relativ engen Ausschussbereich 73 auf, d. h.
ein Fokusvolumen des durch den Phased Array 30 erzeugten
Ultraschalls. Der durch den Phased Array 30 erzeugten Ultraschall
läuft durch den Fokusbereich 73, worin er konzentriert wird,
um eine relativ hohe Intensität zu erreichen, die wahlweise
zur Lyse von Fettgewebe 64 in dem Bereich ausreichend ist.
Nicht durch Gewebe im Fokusbereich 73 absorbierter Ultraschall
pflanzt sich zu dem akustischen Absorber 49 fort, wo er
von dem Absorber absorbiert wird.
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Der
Phased Array 30 erzeugt in einigen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen einen Fokusbereich 73 mit einer
Erstreckung parallel zu der y-Achse, d. h. relativ klein im Vergleich
zu dem Phased Array 30 parallel zur y-Achse. In derartigen
Fällen wird der Phased Array wahlweise gesteuert, um den
Fokusbereich parallel zur y-Achse zu verschieben, um Fettgewebe 64 entlang
der Zielebene 70 im Wesentlichen der gesamten y-Achse entlang
zwischen den Greiffeldern 45 und 46 zu behandeln
und wahlweise zu lysieren. Der Fokusbereich 73 wird beispielsweise in 2C relativ
klein gezeigt und befindet sich nahe eines Ende der Klammer 42.
Der Phased Array 30 wird gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform gesteuert,
um den Fokusbereich parallel zu der y-Achse zu dem anderen Ende
der Klammer zu verschieben, um Fettgewebe im Wesentlichen entlang der
gesamten Länge der subkutanen Schicht 63 zu lysieren,
die zwischen den Greiffeldern 45 und 46 eingeklemmt
ist.
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Das
Fokusvolumen 73 überlappt ein relativ großes
Volumen an Fettgewebe 64 in der Haut, da die subkutane
Schicht 63 der Haut 60 und das Fokusvolumen 73 relativ
große Abmessungen parallel zur x-Achse entlang der Zielebene 70 aufweisen.
DEUS 20 kann folglich betrieben werden, um relativ große Volumen
an Fettgewebe schnell und effizient zu behandeln und wahlweise zu
lysieren. Da der durch den Phased Array 30 erzeugte Ultraschall
darüber hinaus nicht in eine Richtung propagiert, die innere
Organe und Merkmale des Patientenkörper schneidet, existiert
eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit, dass der Ultraschall mit
den inneren Gewebe des Patienten wechselwirkt und dieses schädigt.
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Der
Phased Array 30 wird in einigen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen gesteuert, um Fettgewebe entlang der
Zielebene mit Ultraschall zu bestrahlen, der einen Fokusbereich
mit Ultraschall relativ hoher Intensität aufweist, dessen
Erstreckung parallel zur y-Achse im Wesentlichen einer gesamten Länge
entlang der y-Achse des Phased Array gleicht. In derartigen Ausführungsformen
wird Fettgewebe, dass entlang der Ebene 70 liegt und eine
Erstreckung parallel zu der y-Achse im Wesentlichen gleich zu jener
des Phased Array aufweist, gleichzeitig mit Ultraschall hoher Intensität
behandelt.
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3A zeigt
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform schematisch eine andere DEUS Vorrichtung 100 zum
Behandeln von Gewebe mit Ultraschall. DEUS 100 umfasst
wahlweise einen Phased Array 102 aus piezoelektrischen
Transducern 104 mit einer zylindrischen Form, der sich
gegenüber einem zylindrischen akustischen Absorber 106 befindet.
Der Phased Array und der Absorber sind in einem Adapter 110 befestigt,
der eine wahlweise kreisförmige zylindrische Ansaugkammer 112 umfasst,
die mit gestrichelten Linien gezeigt wird und eine untere Kante 113 aufweist
und einen Ansaugauslass 114 umfasst, durch den Luft in
die Kammer angesaugt werden kann. Der Auslass 114 ist wahlweise
konfiguriert, um an einer flexiblen Röhre derart angebracht
zu werden, dass mit dem Mund Luft von der Kammer 112 angesaugt
werden kann.
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Die 3B und 3C zeigen
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform schematisch den Betrieb der DEUS 100,
um Fettgewebe in einem Bereich 120 einer Haut 60 eines
Patienten zu lysieren. Wie es schematisch in der 3B gezeigt
wird, wird die Ansaugkammer 112 auf einen Bereich 120 gedrückt,
um die Kante 113 der Kammer auf der Haut abzudichten, und
Luft wird von der Kammer durch den Ansaugauslass 114 angesaugt,
um einen Abschnitt 122 des Bereichs auf in die Kammer zu
nehmen.
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Die 3C zeigt
schematisch DEUS 100 und den in 3B gezeigten
Hautabschnitt 122 als teilweises Schnittmodel entlang einer
in 3B gezeigten Ebene AA. Die subkutane Schicht 63 des Hautabschnitts 122 befindet
sich entlang der Zielebene 130 und der Phased Array 102 wird
gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform gesteuert, um Ultraschall entlang der Zielebene
derartig zu fokussieren, dass ein Fokusbereich des Ultraschalls
einen relativ großen Bereich der subkutanen Schicht 63 überlappt.
Die gestrichelten Linien 132 zeigen schematisch eine Hülle
an Ultraschall, der durch den Phased Array 102 entlang
der Zielebene 130 fokussiert wird, und ein schraffierter
Bereich 133 der Hülle zeigt einen Fokusbereich
des Ultraschalls, der die subkutane Schicht 63 überlappt.
Der akustische Absorber 106 absorbiert Ultraschall, der
durch den Fokusbereich 133 tritt und nicht durch Gewebe
in dem Hautabschnitt 122 absorbiert wird.
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Wie
es für die in 1–2C gezeigte DEUS 20 der
Fall ist, überlappt der Fokusbereich 133 der DEUS 100 einen
relativ großen Bereich an Fettgewebe 64 im Hautabschnitt 122,
und DEUS 100 kann daher gesteuert werden, um einen relativ
großen Bereich an Fettgewebe relativ schnell zu lysieren.
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Die
Ausführung der Erfindung ist nicht auf Phased Arrays begrenzt,
die eine kreisförmige zylindrische Bogenoberfläche
bedecken, obgleich der Phased Array 102 sich in DEUS 100 entlang
einer zylindrischen Bogenoberfläche erstreckt. Die 3D zeigt
beispielsweise eine DEUS 140 umfassend eine wahlweise kreisförmige
zylindrische Ansaugkammer 152 mit einer Achse 153 und
einem Phased Array 154 aus piezoelektrischen Transducer 156,
die eine vollständige, innere Oberfläche 157 der
Ansaugkammer bedecken.
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Um
Gewebe in einem Hautbereich/-abschnitt zu lysieren wird der Hautabschnitt
in die Ansaugkammer 152 gesaugt und wahlweise wird ein
Satz piezoelektrischer Transducer 156, der weniger als
alle piezoelektrischen Transducer umfasst, zur Übertragung von
Ultraschall in das angehobene Gewebe angeregt. Der Satz piezoelektrischer
Transducer 156 umfasst wahlweise angrenzende Transducer,
die sich entlang einem Abschnitt der Ebene 157 befinden
und Ultraschall übertragen, der eine Hülle und
einen Fokusbereich ähnlich zu der in 3C gezeigten
Hülle 132 und Fokusbereich 133 aufweist.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Hülle
und der Fokusbereich um Achse 153 durch das Drehen des
Ortes des Satzes aus piezoelektrischen Transducer in der Kammer 152 gedreht.
Ein Ortswechsel der piezoelektrischen Transducer 156 die
in dem Satz umfasst sind, dreht den Satz von angeregten piezoelektrischen
Transducer. Das Drehen der Ultraschallfokusregion dient dem räumlichen
Homogenisieren des akustischen Feldes, das das in die Kammer 152 angesaugte
Gewebe behandelt, und kann zeitabhängige Druckgradienten
erzeugen, die zur Behandlung von Gewebe nützlich sind und
von nicht-drehenden Fokusmustern nicht gezeigt werden. Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Winkelgeschwindigkeit der Drehung
der Fokusregion so gesteuert, dass die durch Drehung an einem Ort in
dem in Kammer 152 angesaugten Gewebe erzeugten zeitabhängige,
stresserzeugende Druckgradienten den Entspannungszeiten oder Resonanzfrequenzen
des Gewebes entsprechen. In einigen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Sätze piezoelektrischer
Transducer 156 mit unterschiedlichen Wechselstromspannungsfrequenzen
angeregt, um ein zeitabhängiges akustisches Feld in dem
in Ansaugkammer 152 angesaugtem Gewebe zu erzeugen.
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Die
Verwendung von drehenden akustischen Feldern und zeitabhängigen
akustischen Feldern, die durch Anregung piezoelektrischer Transducer
mit unterschiedlichen Wechselstromspannungsfrequenzen erzeugt werden,
wird in der US Patentanmeldung 11870445 von Anrey Rybyanets, eingereicht
am 11. Oktober 2007, diskutiert, der Inhalt dessen wird hier mit
Bezug aufgenommen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, um das
mögliche Auftreten von beständigen akustischen
Wellen zu milder, die durch akustische Hotspots charakterisiert
sind, die sich wiederum aus Störungen/Interferenzen zwischen übertragener
akustischer Energie und ihren Reflektionen von Oberflächen
innerhalb der Ansaugkammer 152 ergeben, die übertragene
akustische Energie in Frequenzen erzeugt, die dazu tendieren, beständige
akustische Wellen in der Kammer zu verhindern. Beispielsweise werden
akustische Wellen, die mittels eines Satzes piezoelektrischer Transducer 156 übertragen
werden, in Frequenzen erzeugt, für die charakteristische
Dimensionen, beispielsweise der Durchmesser der Ansaugkammer 156,
nicht ganze Vielfache der halben Wellenlänge der erzeugten Wellen
sind. Wahlweise ist die charakteristische Dimension gleich einem
Vielfachen einer Viertelwellenlänge des übertragenen
Ultraschalls. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird Ultraschall in zu behandelndes Gewebe in Stößen
von weniger als 20 Wellenlängen des übertragenen
Ultraschalls übertragen, um die Erzeugung von beständigen
akustischen Wellen Hotspots abzumildern. Wahlweise umfassen die
Stöße zwischen ungefähr 10 und ungefähr
20 Wellenlängen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass obwohl die in 3A–3D gezeigten
Ansaugkammern kreisförmig zylindrisch sind, die Ausführung
der vorliegenden Erfindung nicht auf kreisförmig zylindrische
Ansaugkammern begrenzt ist. Beispielsweise kann eine Ansaugkammer
im Wesentlichen jede von verschiedenen prismatischen Formen oder
ein Teil einer seherischen Form sein. Obwohl Transducer in den Figuren
rechtwinklig, angrenzend und in zwei Reihen angeordnet erscheinen,
können verschiedene andere Konfigurationen von Transducer
auf der Innenoberfläche einer Ansaugkammer vorteilhaft
sein. Beispielsweise kann eine Ansaugkammer mit mehreren unterschiedlichen
Gruppen von Transducer konfiguriert sein, wobei jede Gruppe von
der anderen getrennt vorliegt. Alternativ kann eine Ansaugkammer mehr
als zwei Reihen von Transducer umfassen. Wahlweise sind die Trasnducer
Rechtecke mit vier gleichen Seiten oder sie weisen eine Form auf,
die nicht rechtwinklig ist, beispielsweise hexagonal/sechskantig.
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In
einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird
Ultraschall durch einen Hautbereich in einen Körper übertragen,
um Gewebe in dem Körper in einem Winkel zu behandeln, der
als ”Neigungswinkel” bezeichnet wird und der von
normal zu dem Hautbereich weggeneigt ist. Der Eintrittswinkel ist
von normal zu dem Hautbereich weggeneigt um positive Interferenzen
zwischen dem in den Körper übertragenen Ultraschall
und Reflektionen des Ultraschalls, die beispielsweise von Knochen
unterhalb der Hautbereichs stammen, die ungewollte akustische Hotspots
in Gewebe unterhalb des Hautbereichs oder an der Haut erzeugen,
zu milder.
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Beispielsweise
zeigt 4A schematisch einen akustischen
Hotspot, der durch Ultraschallvorrichtung 160 umfassend
einen Phased Array 182 aus piezoelektrischen Transducern 184,
der angeregt wird, um Ultraschall durch einen Hautbereich 200 eines
Körpers (nicht gezeigt) im Wesentlichen entlang einer Normalen 201 zu
dem Hautbereich zu übertragen, erzeugt wird. Der übertragene
Ultraschall ist anscheinend dazu vorgesehen, subkutanes adipöses Gewebe 64,
das sich unterhalb der Haut und über einer Region von Knochen 65 befindet,
zu lysieren. Wahlweise sind die piezoelektrischen Transducer 184 rechteckige
Transducer, die an einen rechteckigen parallelflachen Adapter 162 gekoppelt
sind, der ein Material umfasst, in dem wahlweise die Schallgeschwindigkeit
im Wesentlichen die gleiche ist, wie in Körpergewebe. Wahlweise
ist das Material Polyurethan, in dem die Schallgeschwindigkeit ungefähr 1500
km/sek beträgt, im Wesentlichen gleich zu der in adipösem
Gewebe.
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Angeregte
piezoelektrische Transducer 184 sind schematisch gesteuert
gezeigt, um Ultraschallwellen durch Hautbereich 200 zu übertragen,
die sich parallel zu Normal 201 zu dem Hautbereich fortpflanzen,
so dass sie in einem Fokusbereich fokussiert werden, der durch Schattierung 166 unter
der Haut angedeutet wird, und eine Ausdehnung im Wesentlichen parallel
zu Normal 201 aufweisen. Konzentrische Bögen 167 stellen
Wellen von akustischer Energie dar, die sich ”abwärts” von
den piezoelektrischen Transducer 184 fortpflanzen, um in
den Körper einzutreten und sich in der Fokusregion 166 zu
konzentrieren. Pfeile 168 deuten die Richtung der Fortpflanzung/Ausdehnung
der akustischen Energie an. Ein Teil der übertragenen akustischen
Energie 167, der durch unterbrochene Pfeile 170 angedeutet
wird, wird von Knochen 65 reflektiert und läuft
durch die Fokusregion 166 zurück, um ein beständiges
akustisches Wellenmuster hervorzurufen, das durch einen ungewollten
Hotspot von akustischer Energie in dem Fokusbereich charakterisiert
ist. In vielen Anwendungen ist ein derartiger Hotspot ungewollt
und kann beispielsweise eine Intensität aufweisen, die
gesunde Haut verbrennt und schädigt.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt 4B schematisch
eine DEUS-Vorrichtung 180, die konfiguriert ist, Ultraschallenergie
in das in 4 gezeigte adipöse
Gewebe zu übertragen, ohne einen Hotspot zu erzeugen. DEUS-Vorrichtung 180 umfasst
wahlweise wie Vorrichtung 160 einen Phased Array von piezoelektrischen
Transducern 184 zur Erzeugung des Ultraschalls. Jedoch
sind in der DEUS 180 die piezoelektrischen Transducer an
eine Oberfläche 190 eines keilförmigen
Adapters 191 gekoppelt, der einen keilförmigen
Winkel (Keilwinkel) α zwischen Oberfläche 190 und
Kontaktoberfläche 192 zum Koppeln der Vorrichtung
an die Haut eines Patienten aufweist. In der Figur ist gezeigt,
wie die Kontaktoberfläche 192 auf den Bereich 200 der
Patientenhaut 60 gedrückt wird, um DEUS 180 an
den Bereich zu koppeln, um den von dem Phased Array 182 erzeugten
Ultraschall durch die Haut und in den Patientenkörper zu übertragen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewährleistet
Keilwinkel α die Ausrichtung der Ultraschallwellen in die
Haut des Patienten in einem Winkel, der von normal zu dem Hautbereich
weggeneigt ist. Wahlweise entspricht der Neigungswinkel dem Keilwinkel α.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
beträgt der Keilwinkel zwischen ungefähr 5° und
ungefähr 45°. Wahlweise beträgt der Keilwinkel
zwischen ungefähr 15° und ungefähr 35°.
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In 4B ist
der Phased Array 182 schematisch gesteuert gezeigt, um
Ultraschallwellen dargestellt durch konzentrische Bögen 202 zu
erzeugen, die sich in Richtung des Hautbereichs 200 fortpflanzen
und die Haut passieren, um sich in einem Fokusvolumen unter der
Haut zu fokussieren, das durch den schattierten Bereich 204 angedeutet
ist. Gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung überträgt der Phased Array
Ultraschall 202 entlang einer Richtung im Wesentlichen
rechtwinkelig zu Oberfläche 190. Daraus ergibt
sich, dass gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Ultraschall 202 von normal 202 zu
der Haut 200 durch einen Neigungswinkel weggeneigt wird,
der dem Keilwinkel α des keilförmigen Adapters
entspricht. Die Fortpflanzungsrichtung der Ultraschallwellen 202 wird
durch Pfeile 208 angezeigt.
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Nach
dem Durchlaufen des Fokusbereichs 204 wird ein Teil der übertragenen
akustischen Energie 202, dargestellt durch unterbrochene
Pfeile 210, von Knochen 65 reflektiert. Jedoch
wird anders als in 4A die reflektierte akustische
Energie nicht durch das Fokusvolumen 204 der übertragenen akustischen
Energie zurückgeworfen. Die reflektierte akustische Energie
wird in einem Reflektionswinkel reflektiert, der mit dem Neigungswinkel α im
Wesentlichen gleich ist, und pflanzt sich in Richtung der Hautoberfläche
entlang einer Richtung fort, die das Fokusvolumen verfehlt. Das
Ergebnis davon ist, dass die Wechselwirkung/Interferenz zwischen übertragenem
und reflektiertem Ultraschall keine ungewollten akustischen Hotspots
erzeugen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass obwohl in 4B der
Ultraschall 202 entlang einer Richtung übertragen
wird, die rechtwinkelig zur Oberfläche 190 verläuft,
der Phased Array 182 natürlich auch so gesteuert
werden kann, dass er Ultraschall zur Lyse von adipösem
Gewebe entlang einer Richtung überträgt, die nicht
rechtwinkelig zur Oberfläche 190 ist, um den Ultraschall
in einem nicht-null Neigungswinkel in den Hautbereich 200 eintreten
zu lassen. Ein nicht-null Neigungswinkel kann ohne einen keilförmigen
Adapter 191 bereitgestellt werden, der einen nicht-null
Neigungswinkel bereitstellt. Beispielsweise wird der in 4A gezeigte
Phased Array 182 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gesteuert, um Ultraschall in einem nicht-null Neigungswinkel
in den Hautbereich 200 zu übertragen.
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In
der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung
werden die Verben ”umfassen”, ”enthalten” und ”aufweisen” sowie
konjugierte Formen davon verwendet, um anzudeuten, dass ein Gegenstand
oder Gegenstände des Verbs nicht zwangsläufig
eine abgeschlossene Auflistung von Elementen, Komponenten, Mitgliedern
oder Teilen des Gegenstandes oder Gegenstände des Verbs sind.
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Die
Erfindung wurde mit Bezug auf Ausführungsformen beschrieben,
die exemplarisch dargelegt wurden und den Schutzbereich der Erfindung nicht
einschränken. Die beschriebenen Ausführungsformen
umfassen unterschiedliche Merkmale, von denen nicht alle in allen
Ausführungsformen benötigt werden. In einigen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden lediglich
einige der Merkmale oder der möglichen Kombinationen davon
verwendet. Variationen von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung und Ausführungsformen der Erfindung, die andere
Merkmalskombinationen umfassen als die in den beschriebenen Ausführungsformen, sind
dem Fachmann offensichtlich. Der Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung wird lediglich durch die folgenden Ansprüche
begrenzt.
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Zusammenfassung
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Vorrichtung
zur Lyse von adipösem/Fett-Gewebe und/oder Zellulitis,
umfassend: Mindestens einen Transducer, der zur Übertragung
von Ultraschall gesteuert werden kann; und einen Adapter, der zum Kopplen
des durch den mindestens einen Transducer übertragenen
Ultraschalls auf einen Bereich einer Patientenhaut konfiguriert
ist, die eine Schicht Fettgewebe und/oder Zellulitis umfasst oder überschichtet;
worin der Adapter den übertragenen Ultraschall relativ
zu der Schicht Fettgewebe und/oder Zellulitis derart ausrichtet,
dass er dazu tendiert, sich entlang eines Bereichs der Schicht fortzupflanzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - F. L. Lizzi
et al. beschreiben in dem Artikel namens ”Asymmetric Focussed
Array for Ultrasonic Tumor Therapy” [0007]
- - ”Concentric-Ring and Sector-Vortex Phased-Array Applicators
for Ultrasound Hyperthermia” von C. A. Cain und S. I. Umemura [0009]