DE60104899T2

DE60104899T2 - Ultraschallunterstütze lipolyse

Info

Publication number: DE60104899T2
Application number: DE60104899T
Authority: DE
Inventors: Zvi Friedman; Dov Maor; Shuki Vitek
Original assignee: INSIGHTEC IMAGE GUIDED TREAT; INSIGHTEC-IMAGE GUIDED TREATMENT Ltd
Current assignee: Insightec Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: WO2002051501A1; US20020082589A1; ATE273051T1; DE60104899D1; EP1345657B1; EP1345657A1; US6645162B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft generell Systeme und Vorrichtungen zur Zerstörung von Gewebe unter Verwendung fokussierten Ultraschalls und spezieller Systeme und Vorrichtungen zur Zerstörung von Gewebe durch Fokussieren von Ultraschall von einer externen Quelle auf subkutanes Gewebe, wie etwa adipöses Gewebe, um bei der Körpermodellierung zu helfen.
HINTERGRUND
Fettabsaugung ist eine allgemein angewandte kosmetische chirurgische Prozedur zum Entfernen fetter (adipöser) Zellen, um eine wünscheswertere Körperform zu erzielen. Fettabsaugung umfasst normalerweise eine invasive chirurgische Prozedur, die das Durchdringen der Haut, das Schmelzen oder Abscheren des adipösen Gewebes und das mechanische Entfernen des adipösen Gewebes unter Verwendung einer Vakuum- oder anderen Absaugvorrichtung beinhaltet.
Anschwellende Fettabsaugung ist eine übliche Variante, worin „anschwellende" Lösung in eine Zielgewebegebiet, d. h. eine Fettgewebsschicht, eingebracht wird, um die Struktur des Fettgewebes zu lockern und dessen Absaugung zu erleichtern. Die anschwellende Lösung umfasst im allgemeinen, neben anderen möglichen Bestandteilen, ein Lokalanästhetikum, wie etwa Lidocain, und ein gefäßverengendes Mittel, um die Blutung zu reduzieren, wie etwa Norinephrin. Im allgemeinen wird eine große Menge anschwellender Lösung infiltriert, beispielsweise in einem eins-zu-eins-Verhältnis zu dem zu entfernenden Fett, was ein Anschwellen des Gewebebereichs bewirkt. Dann wird das Absaugen durchgeführt, unter Verwendung einer speziellen, an ein Vakuumsystem angeschlossenen Kanüle, die durch in der Haut des Patienten angebrachte Einschnitte, die typischerweise drei bis sechs Millimeter (3–6 mm) breit sind, in die Fettschicht eingebracht wird. Die Kanüle wird innerhalb jeden Einschnitts umherbewegt, um Zielstellen innerhalb des Gewebebereichs zu erreichen, die zu entfernen sind.
Die traditionelle Fettabsaugung ist jedoch eine extrem invasive, möglicherweise traumatische Prozedur. Beim Bewegen der Kanüle durch das Gewebegebiet kann diese sowohl Nerven und/oder Blutgefäße als auch das Fettgewebe beschädigen. Somit umfassen Komplikationen übermäßige Blutungen, wodurch ein deutliches Risiko von Erkrankungs- und/oder Todesfällen erzeugt wird. Ein anderes potentielles Problem bei Fettabsaugung ist der Mangel an Gleichförmigkeit der endgültigen Form des Patienten aufgrund unregelmäßiger Entfernung des Fettgewebes.
In den letzten Jahren wurde Ultraschall als Hilfsmittel bei Fettabsaugungsprozessen vorgeschlagen. Ultraschallunterstützte Fettabsaugung („Ultrasound assisted liposuction" – „UAL") umfasst das Einführen eines massiven stangenförmigen Ultraschalltransducers durch einen Einschnitt in der Haut des Patienten und das Bewegen des Transducers durch ein Fettgewebegebiet. Der Transducer sendet Ultraschallenergie aus, im allgemeinen bei Frequenzen von 20–30 kHz, die das Gewebe in dem Gebiet erhitzen kann, bis Nekrose auftritt, und/oder kann Hohlraumbildung verursachen, wodurch adipöse Zellen in diesem Gebiet aufgerissen werden. Anschließend wird eine Kanüle in das Gewebegebiet eingeführt, um die Absaugung durchzuführen, wie oben beschrieben. Alternativ kann ein hohler Transducer verwendet werden, der für das Absaugen simultan zur Abgabe von Ultraschallenergie sorgt.
Ein mit bekannten UAL-Techniken zusammenhängendes Problem ist jedoch, dass der Transducer während seiner Anwendung recht heiß werden kann. Dies kann durch zur Beschädigung oder Zerstörung durch Überhitzen oder Schmelzen von dem Zielgebiet benachbarten Geweben führen. Um Gewebe außerhalb des Zielgebiets zu schützen, kann der Transducer unter Verwendung einer isolierten Manschette durch die Haut eingeführt werden, obwohl dies einen viel größeren Einschnitt, d. h. etwa zehn Millimeter (10 mm) oder breiter, erfordern kann. Zusätzlich muss der Arzt extreme Vorsicht walten lassen und den Transducer in Bewegung halten, um das Verbrennen von Gewebe zu vermeiden. Schließlich kann die Behandlung auch auf direkten Kontakt zwischen dem Transducer und dem adipösen Gewebe begrenzt sein, was möglicherweise zu einer ungleichmäßigen Zerstörung von Fettzellen im Zielgebiet führen kann.
Als Alternative zu UAL-Techniken offenbart das Silberg erteilte US-Patent Nr. 5.884.631 die Verwendung eines externen Ultraschallgenerators zur Übertragung von Ultraschallwellen durch die Haut eines Patienten auf darunterliegendes adipöses Gewebe. Silberg schlägt die Anwendung von Ultraschallenergie auf einer Frequenz über etwa zwanzig Kilohertz vor, um die verbindenden Gewebe zwischen Fettzellen zu zerstören, wonach konventionelle Fettabsaugung zur Entfernung der Zellen angewendet werden kann. Die Ultraschallenergie bei Silberg ist jedoch nicht fokussiert, sondern wird stattdessen von einem Punktkontakt auf der Oberfläche der Haut eines Patienten unterschiedslos in das darunterliegende Gewebe abgegeben. Eine solche unfokussierte Ultraschallenergie kann zur Erleichterung von Fettabsaugung ineffizient sein, da die Energie nur generell in das darunterliegende Gewebe verbreitet wird.
Zusätzlich wurden non-invasive Verfahren zur Entfernung adipösen Gewebes vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart das Fellner erteilte US-Patent Nr. 5.143.063 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Absterbenlassen von Gewebe durch das direkte Richten von Strahlungsenergie auf ein Gewebegebiet oder Einsatzstelle. Obwohl Fellner im allgemeinen die Verwendung von Strahlungsenergie, wie etwa Hochfrequenz-, Mikrowellen- oder Ultraschallenergie, offenbart, beinhalten die einzigen für das Fokussieren von Ultraschallenergie auf ein subkutanes Gewebegebiet angeführten Beispiele die Verwendung einer konkaven Linse oder eines Barone-Reflektors. Eine solche Linse oder Reflektor kann jedoch einen festen „Fokusabstand" haben, d. h. der Abstand von der Vorrichtung zum „Fokusbereich", d. h. dem Gebiet, auf das die Energie fokussiert ist. Zusätzlich können solche Vorrichtungen eventuell nur einen relativ kleinen Fokusbereich mit einer festen Größe und Form erzeugen.
Zusätzlich beinhaltet die von Fellner vorgeschlagene beispielhafte Prozedur das Fokussieren von Energie an einer Einsatzstelle für zumindest etwa dreißig bis vierzig Minuten, um Gewebe an der Einsatzstelle effizient zu erhitzen und absterben zu lassen. Somit können die vorgeschlagenen Prozeduren zeitraubend sein und/oder können das Erhitzen oder Beschädigen von Gewebe außerhalb der Einsatzstelle riskieren.
Gemäß der Präambel von Anspruch 1 offenbart US-5209221 eine Vorrichtung für eine nicht-hyperthermisch wirkende Behandlung kleiner Gewebebereiche.
Entsprechend würden Systeme und Vorrichtungen zur Zerstörung subkutanen Gewebes und/oder zur Verschaffung präziserer Überwachung und/oder Lenkung fokussierter Ultraschallenergie, die zur Entfernung adipöser Zellen oder anderen Gewebes verwendet werden, als nützlich betrachtet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Systeme und Vorrichtungen zum Fokussieren von Ultraschallenergie von einer extern von einem Patienten gelegenen Örtlichkeit zum Aufreißen oder anderweitigen Entfernen von Zellen, wie etwa adipösen Zellen, innerhalb eines subkutanen Gewebegebiets. Die Erfindung kann Beschädigung minimieren, wie etwa die durch invasive chirurgische Prozeduren und/oder durch das Erhitzen benachbarter Gewebe beim unterschiedslosen Einbringen unfokussierten Ultraschalls in ein Gewebegebiet verursachte. Die Zielzellen, vorzugsweise adipöse Zellen, können aufgerissen und dann entfernt werden, beispielsweise durch natürliche Abfuhrmechanismen innerhalb des Körpers, oder durch sanftes Absaugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Transducer extern benachbart zur Haut des Patienten angeordnet. Der Transducer wird mit Antriebssignalen so angetrieben, dass der Transducer akustische Energie ausstrahlt, während die akustische Energie auf einen Fokusbereich innerhalb eines Zielgewebegebiets fokussiert ist. Die akustische Energie, vorzugsweise Ultraschallenergie, hat eine ausreichende Intensität, um Fluid innerhalb des Fokusbereichs vibrieren zu lassen, zur Hohlraumbildung zu veranlassen und/oder anderweitig mechanisch zu beschädigen, wodurch Gewebe, d. h. adipöse Zellen, innerhalb des Fokusgebiets aufgerissen oder anderweitig zerstört wird. Die Ultraschallenergie wird vorzugsweise unter Verwendung eines relativ niedrigen Auslastungsgrads angewendet, d. h. in kurzen Stößen relativ zu der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Stößen, um die Quantität der Erhitzung des Gewebes in und um das Zielgewebegebiet zu begrenzen. Beispielsweise kann der Transducer unter Anwendung eines Auslastungsgrads von etwa zwanzig Prozent (20%) oder weniger, vorzugsweise etwa zehn Prozent (10%) oder weniger, und am meisten bevorzugt etwa ein Prozent (1%) oder weniger betrieben werden. Vorzugsweise kann der Transducer Ultraschallenergie in einem Frequenzbereich zwischen etwa zwei und zehn Megahertz (2–10 MHz) aussenden, und bevorzugter zwischen etwa vier und sechs Megahertz (4–6 MHz).
Für einen erfindungsgemäßen Transducer werden verschiedene Ausführungsformen in Betracht gezogen. Der Transducer kann entweder einen festen Fokusabstand oder einen variablen Fokusabstand haben. „Fokusabstand" ist der Abstand von einer akustischen Emissionsoberfläche des Transducers zu einem Zentrum des „Fokusbereichs", d. h., dem Gebiet, wo Energie vom Transducer fokussiert ist. Der Transducer ist zur Produktion einer im Wesentlichen linearen Fokuszone konfiguriert. Der Transducer kann ein einziges Transducerelement haben, wodurch er einen festen Fokusabstand hat. Beispielsweise kann ein einzelner teilweise zylindrischer Transducer vorgesehen sein, der Ultraschallenergie aufgrund seiner Geometrie fokussiert, oder es kann ein im Wesentlichen planarer Transducer vorgesehen sein, der eine Linse zum Fokussieren der Ultraschallenergie auf einen gewünschten Fokusbereich umfasst.
Alternativ kann der Transducer eine phasengleiche Anordnung umfassen. Beispielsweise kann der Transducer eine Vielzahl linearer Transducerelemente umfassen, die nebeneinander angeordnet sind, d. h. in einer teilweise zylindrischen Anordnung oder in einer im Wesentlichen planaren Anordnung. Alternativ kann der Transducer eine Vielzahl von Transducerelementen umfassen, die jeweilige Teilbereiche eines einzigen Bogens definieren, die jeder auf eine Ebene projiziert werden. Somit kann die Vielzahl von Transducerelementen in einer Konfiguration ähnlich einer Fresnellinse angeordnet werden. Eine solche Transducerkonfiguration kann im Wesentlichen den Raum zwischen der akustischen Emissionsoberfläche des Transducers und der Haut des Patienten minimieren, wodurch die akustische Koppelung des Transducers an den Patienten erleichtert wird und/oder Luftspalte zwischen dem Transducer und der Haut des Patienten minimiert werden.
An jedes individuelle Transducerelement ist ein Antriebsschaltmittel gekoppelt, wobei das Antriebsschaltmittel von einer Steuerung gesteuert wird. Antriebssignale von dem Antriebsschaltmittel veranlassen das Aussenden von Ultraschallenergie durch das(die) Transducerelement(e). Die Steuerung kann einen Phasenverschiebungswert jeweiliger Antriebssignale zu den Transducerelementen steuern, wodurch ein Fokusabstand zum Fokusbereich eingestellt wird.
In noch weiteren Ausführungen kann eine Transduceranordnung vorgesehen sein, die mehrfache simultane Fokusbereiche generiert. Diese Systeme können eine Vielzahl individueller Transducer umfassen, die Seite an Seite in einer im Wesentlichen planaren Konfiguration angeordnet sind, wodurch sie in der Lage sind, eine Vielzahl im Wesentlichen paralleler linearer Fokusbereiche zu generieren. Mit einer solchen Mehrfach-Fokusbereichausführung kann die Behandlungszeit verkürzt werden, was von den Fachleuten anerkannt werden wird.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Transducer vorgesehen sein, der ein oder mehr Detektoren zur Messung von während der Hohlraumbildung produzierten Ultraschallsignalen umfasst. Im allgemeinen produzieren hohlraumbildende Gasblasen ein starkes Signal, beispielsweise auf einer Frequenz von annähernd der Hälfte der übertragenen Ultraschallwellen. Ein akustischer Sensor, wie etwa ein Hohlraumbildungsstreifendetektor, kann zum Aufspüren solcher Hohlraumbildungssignale an dem Transducer vorgesehen sein.
Zur Überwachung der Hohlraumbildung während einer Prozedur kann ein Überwachungssystem mit dem Detektor gekoppelt sein. Beispielsweise kann das System einen Prozessor umfassen, der die Hohlraumbildungssignale korreliert, um den Umfang der im Zielgewebegebiet stattfindenden Hohlraumbildung und folglich Gewebezerstörung zu bestimmen. Vorzugsweise kann ein Grad der Amplitudenveränderung der detektierten Signale überwacht werden, um zu bestimmen, wann Zellen innerhalb eines Zielgewebegebiets im Wesentlichen zerstört worden sind. Alternativ kann die Amplitude der Hohlraumbildungssignale über die Zeit integriert werden, bis ein zuvor festgelegter Wert erreicht ist. Zusätzlich oder alternativ kann das System die Hohlraumbildungssignale überwachen, um sicherzustellen, dass eine zuvor festgelegte Spitzenamplitude, d. h., Grad der Hohlraumbildung, nicht überschritten wird, beispielsweise, um einen erwünschten Sicherheitsfaktor gegen übermäßige Hohlraumbildung, die schädlich für den Patienten sein kann, zu verschaffen.
Zusätzlich kann, in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung, ein Apparat für das auf kontrollierte Weise Bewegen eines Ultraschalltransducers (oder eines Satzes von Transducern) zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann der Transducer an einen Rahmen montiert sein, der der Haut des Patienten benachbart angeordnet sein kann. Der Transducer kann über die Haut des Patienten bewegt werden, beispielsweise kontinuierlich oder in Sprüngen, um aufeinanderfolgend benachbarte Gewebegebiete der Hohlraumbildung zu unterziehen, wodurch eine gleichmäßigere Behandlung zur Verfügung gestellt wird.
Andere Gegenstände und Eigenschaften der Erfindung werden aus der Betrachtung der folgenden Beschreibung, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführung eines Transducers und Systems zur Behandlung von Gewebe in Übereinstimmung mit der Erfindung.
2 ist eine Perspektivansicht des Transducers von 1.
3 ist eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführung eines Transducers und Systems zur Behandlung von Gewebe in Übereinstimmung mit der Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht des Transducers und der Linse von 3.
5 ist eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführung eines Transducers und Systems zur Behandlung von Gewebe in Übereinstimmung mit der Erfindung.
6 ist eine Perspektivansicht des Transducers von 5.
7 ist eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführung eines Transducers und Systems zur Behandlung von Gewebe in Übereinstimmung mit der Erfindung.
8 ist eine Perspektivansicht des Transducers von 7.
9 ist eine Querschnittsansicht einer anderen bevorzugten Ausführung einer Mehrfachelement-Transduceranordnung in Übereinstimmung mit der Erfindung.
10 ist eine Perspektivansicht noch einer anderen bevorzugten Ausführung einer Mehrfachelement-Transduceranordnung in Übereinstimmung mit der Erfindung.
11 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführung der Transduceranordnung von 10.
12 ist eine Perspektivansicht eines teilweise zylindrischen Transducers, der verfahrbar auf einem Gleis montiert ist, in Übereinstimmung mit noch einem anderen Aspekt der Erfindung.
13 ist eine Querschnittsansicht eines Systems zur Behandlung von Gewebe, das Hohlraumbildungsdetektoren umfasst, in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In Bezug auf die Zeichnungen zeigen die 1 und 2 eine erste bevorzugte Ausführung eines Systems 10 zur Behandlung von Gewebe in Übereinstimmung mit der Erfindung. Im allgemeinen umfasst das System 10 einen Transducer 12, an den Transducer 12 gekoppelte Antriebsschaltmittel 14 und eine an die Antriebsschaltmittel 14 gekoppelte Steuerung 16.
Der Transducer 12 ist im allgemeinen auf konventionelle Weise aus piezoelektrischem Material hergestellt, wie den Fachleuten wohlbekannt ist. Wird der Transducer 12 durch elektrische Antriebssignale 15 erregt, so kann der Transducer 12 akustische Energie von der Oberfläche 18 abstrahlen, wie durch beispielhafte akustische Wellen 20 illustriert. In der gezeigten bevorzugten Ausführung weist der Transducer 12 ein einziges Transducerelement auf, das einen bogenförmigen Querschnitt definiert, der sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 22 des Transducers 12 erstreckt. Somit definiert die Oberfläche 18 einen Teil eines Zylinders und hat vorzugsweise einen im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius. Alternativ kann der Querschnitt der Oberfläche 18 einen Teil einer anderen im allgemeinen konkaven Kurve definieren. Der Begriff „teilweise zylindrisch", wie hierin verwendet, beabsichtigt, alle solchen Variationen einzuschließen, selbst wenn sie weniger als die Hälfte eines Zylinders definieren und/oder keinen konstanten Krümmungsradius. In einer bevorzugten Ausführung hat der Transducer 12 vorzugsweise eine Basislänge 24 von zwischen etwa fünf und fünfzehn Zentimetern (5–15 cm) und eine Basisbreite 26 von zwischen etwa ein und vier Zentimetern (1–4 cm).
Aufgrund der teilweise zylindrischen Form des Transducers 12 konvergiert die von der Oberfläche 18 ausgestrahlte akustische Energie in einem Fokusbereich 28. Der Fokusbereich 28 hat eine im Wesentlichen lineare Form, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 22 erstreckt, wie nachfolgend beschrieben. Da der Transducer 12 nur ein einziges Transducerelement aufweist, ist ein „Fokusabstand" 30, d. h. ein Abstand von der Oberfläche 18 zu einem Zentrum des Fokusbereichs 28 entlang der Achse „z", im Wesentlichen durch die Geometrie des Transducers 12 festgelegt. Für einen Transducer mit konstantem Radius kann der Fokusabstand 30 beispielsweise im Wesentlichen einem geometrischen Fokus des Transducers 12 entsprechen.
Das Antriebsschaltmittel 14 ist an den Transducer 12 gekoppelt und führt dem Transducer 12 Antriebssignale 15 zu, die den Transducer 12 veranlassen, akustische Energie auszusenden. Vorzugsweise werden Hochfrequenz(HF)-Antriebssignale 15 zum Erregen des Transducers 12 zum Ausstrahlen von Ultraschallenergie mit einer vorbestimmten Amplitude, Frequenz und Wellenform verwendet. In einer bevorzugten Ausführung veranlassen die Antriebssignale 15 den Transducer 12, Ultraschallenergie auf einer Frequenz zwischen etwa zwei und zehn Megahertz (2–10 MHz) und bevorzugter zwischen etwa vier und sechs Megahertz (4–6 MHz) auszusenden. Die optimale Frequenz kann von dem Fokusabstand des vom Transducer generierten Fokusbereichs abhängen. Wenn beispielsweise ein größerer Fokusabstand benötigt wird, so können Antriebssignale mit einer relativ niedrigeren Frequenz bevorzugt werden, beispielsweise um Dissipation im dazwischenliegenden Gewebe zu minimieren, während für einen relativ kürzeren Fokusabstand Antriebssignale mit höherer Frequenz bevorzugt werden könnten.
Die Steuerung 16 ist an das Antriebsschaltmittel 14 gekoppelt und steuert verschiedene Aspekte der vom Antriebsschaltmittel 14 bereitgestellten Antriebssignale 15. Die Steuerung 16 kann beispielweise eine Amplitude der Antriebssignale 15 und folglich die Amplitude der akustischen Wellen 20 anpassen. Vorzugsweise, wie weiter unten beschrieben, lenkt die Steuerung 16 das Antriebsschaltmittel 14 so, dass der Transducer 12 veranlasst wird, akustische Energie mit einer Amplitude oder Intensität auszusenden, die ausreicht, um zu vibrieren, Hohlraumbildung zu veranlassen und/oder anderweitig mechanische Beschädigung zu verursachen, wodurch in dem Fokusbereich 28 Gewebe zerstört wird, beispielsweise adipöse Zellen aufgerissen werden.
In einer bevorzugten Ausführung aktiviert die Steuerung 16 das Antriebsschaltmittel 14 derart, dass der Transducer 12 akustische Energie unter Nutzung eines relativ niedrigeren „Auslastungsgrades", d. h., einem Verhältnis zwischen einer Zeitspanne, in der der Transducer 12 während eines Zyklus aktiviert ist, und einer Zeitspanne jedes Zyklus. Der Auslastungsgrad kann beispielsweise etwa 20 Prozent (20%) oder weniger, vorzugsweise etwa zehn Prozent oder weniger, und vorzugsweise etwa ein Prozent oder weniger betragen. Somit kann der Transducer akustische Energie in relativ kurzen Stößen aussenden, wobei jeder Stoß nur wenige diskrete Wellenlängen akustischer Energie umfasst, jedoch ausreichende Intensität besitzt, um Zellen innerhalb des Fokusbereichs aufzureißen, beispielsweise aufgrund der von den Vibrationen der akustischen Energie auferlegten mechanischen Energie und/oder aufgrund von Hohlraumbildung. Pulse mit kurzen Stößen können beispielsweise eine Dauer von zwischen annähernd 0,25 und 20 μsec haben und können während einer einzigen Schallabstrahlung alle 100 μsec ausgesendet werden. Da die akustische Energie hochfokussiert und von ausreichender Amplitude ist, sind diese kurzen Stöße geeignet, um Zellen, beispielsweise adipöse Zellen, im Fokusbereich 28 aufzureißen oder anderweitig zu zerstören. Während die während eines einzelnen Stoßes abgestrahlte akustische Energie relativ hoch ist, ist die vom Transducer im Zeitdurchschnitt ausgesandte akustische Energie relativ niedrig, wodurch das Risiko eines Hitzestaus im oder benachbart zum Zielgebewegebiet minimiert wird, im Gegensatz zu zuvor bekannten Hyperthermie-Techniken, welche Erhitzung zum Absterbenlassen von Gewebe nutzen.
Der Transducer 12 ist im allgemeinen in direktem Kontakt mit der Haut 90 eines Patienten angeordnet. Gel oder andere akustisch leitende Medien (nicht dargestellt) können zwischen dem Transducer 12 und der Haut 90 des Patienten vorgesehen sein, um sie akustisch zu koppeln.
Vorzugsweise füllt das akustische Gel einen Hohlraum 32 zwischen dem Transducer 12 und der Haut 90 des Patienten, um Unterbrechungen oder Unregelmäßigkeiten in der vom Transducer 12 ausgesandten Ultraschallenergie, die durch die Haut 90 des Patienten passiert, zu verhindern.
Alternativ kann der Transducer 12 innerhalb eines Gehäuses, wie etwa einer flexiblen Tasche (nicht dargestellt) angeordnet sein. Eine Außenoberfläche des Gehäuses kann aus einem akustisch transparenten Material, wie etwa einem dünnen Kunststoffbogen aus Mylar oder Polyvinlychlorid (PVC) geformt sein. Bevorzugter kann die Außenoberfläche im Wesentlichen flexibel sein, um das Übereinstimmen des Gehäuses mit der Form einer Oberfläche, mit der das Gehäuse in Kontakt kommt, wie etwa der Haut eines Patienten, zu erleichtern. Das Gehäuse kann mit entgastem Wasser, Gel oder einem anderen akustisch leitfähigen Fluid gefüllt sein, um das akustische Koppeln des Transducers an die Haut des Patienten zu erleichtern, wie in der Technik wohlbekannt ist. Zusätzliche Information über einen solchen Transducer und Gehäuse findet sich im US-Patent Nr. 5.526.814.
Wie am besten in 1 ersichtlich, wird der Transducer 12 während einer Lipolyse-Prozedur im allgemeinen extern benachbart zur Haut 90 des Patienten plaziert. Gel oder ein anderes akustisch leitfähiges Material (nicht dargestellt) wird zwischen dem Transducer 12 und der Haut 90 des Patienten plaziert, wie oben beschrieben. Alternativ kann, wenn der Transducer 12 in einem Gehäuse (nicht dargestellt) vorgesehen ist, die Außenoberfläche des Gehäuses in Kontakt mit der Haut 90 des Patienten gebracht werden, wobei eventuell Wasser, Gel oder ein anderes akustisch leitfähiges Material zwischen dem Gehäuse und der Haut 90 des Patienten plaziert ist, um, falls erwünscht, für eine zusätzliche akustische Koppelung zu sorgen. Das akustisch leitfähige Material kann als ein Abstandshalter fungieren, um das Fokussieren der akustischen Energie auf verschiedene Tiefen innerhalb des Gewebes zu gestatten, wie weiter unten beschrieben.
Die Haut 90 des Patienten umfasst eine Epidermisschicht, die über einer Dermisschicht 92 liegt, die ihrerseits im allgemeinen über einer Unterhautgewebeschicht einschließlich fetten (adipösen) Gewebes 94 liegt. Der Transducer 12 wird in einem zuvor festgelegten Abstand derart über der Haut 90 des Patienten positioniert, dass der Fokusbereich 28 des Transducers 12 innerhalb des Unterhautgewebegebiets 94 positioniert ist. Ist der Transducer 12 beispielsweise in einem Gehäuse montiert, so kann das Gehäuse ausreichend flexibel sein, um eine Spanne von Positionen über der Haut 90 des Patienten zu ermöglichen, ohne das Gehäuse von der Haut 90 des Patienten abzukoppeln.
Dann wird der Transducer 12 aktiviert, was veranlasst, dass akustische Energie durch die Epidermis und Dermis 92 in die Fettgewebsschicht 94 dringt und im Wesentlichen im Fokusbereich 28 konvergiert.
Vorzugsweise kann der Transducer 12 während einer „Schallabstrahlung", d. h. einer einzelnen Behandlung, während derer akustische Energie für eine festgesetzte Zeitspanne in einem Zielgewebegebiet fokussiert wird, für eine Vielzahl aufeinanderfolgender, relativ kurzer Stöße aktiviert werden, wie oben beschrieben, um das Gewebe im Fokusbereich 28 im Wesentlichen zu zerstören.
„Hohlraumbildung" ist ein wohlbekanntes Phänomen, das auftritt, wenn akustische Energie auf Materie auftrifft. Im allgemeinen veranlasst akustische Energie innerhalb des Gewebes in Fluid aufgelöste Gasblasen, zu „platzen", wodurch kinetische Energie freigesetzt wird. Die akustische Energie kann beispielsweise durch Wasser im Gewebe absorbiert werden, wodurch verursacht wird, dass in dem Wasser gelöste Gasblasen sich rasch zusammenziehen und ausdehnen und folglich explodieren oder „platzen". Alternativ können andere innerhalb des Gewebes vorkommende Gasblasen unter Verwendung von akustischer Energie der Hohlraumbildung unterzogen werden. Die freigesetzte kinetische Energie kann Zellen aufreißen oder den der Hohlraumbildung unterzogenen Gasblasen benachbarte Bindegewebe lockern.
In einer weiteren Alternative können Gasblasen, beispielsweise in einer Flüssigkeit gelöst, vor dem Aktivieren des Transducers 12 in das Zielgewebegebiet eingebracht werden. Beispielsweise kann eine „aufschwellende" Lösung, die darin gelöste Gasblasen, wie etwa Luft oder Stickstoff, umfasst, in das Zielgewebegebiet injiziert werden. Die aufschwellende Lösung kann auch eine Vielfalt bekannter Materialien enthalten, die eine Lipolyseprozedur verbessern können. Beispielsweise kann die aufschwellende Lösung ein Lokalanästhetikum, wie etwa Lidocain, oder ein gefäßverengendes Mittel, wie etwa Norinephrin, enthalten. Somit kann die aufschwellende Lösung zusätzlich zur Bereitstellung von Gasblasen zur Förderung der Hohlraumbildung dabei helfen, Schmerzen für den Patienten zu verringern, kann die Blutung verringern, kann ein Anschwellen von Gewebe innerhalb des Zielgewebegebiets verursachen, kann beim Lockern von Fettgewebe helfen, und dergleichen, wie in der Technik wohlbekannt ist.
Die aufschwellende Lösung kann in das Zielgewebegebiet injiziert werden, bevor der Transducer benachbart zur Haut des Patienten positioniert wird. Soll die Ultraschallbehandlung von sanfter Absaugung gefolgt werden, so können große Mengen anschwellender Lösung in das Gewebe infiltriert werden, beispielsweise in einem eins-zu-eins- oder kleineren Verhältnis zu dem zu entfernenden Fettgewebe, beispielsweise zur Lockerung des Gewebes. Die von den hohlraumbildenden Gasblasen freigesetzte kinetische Energie verursacht vorzugsweise das Aufreißen der Wände von Zellen, beispielsweise adipöser Zellen, im Fokusbereich, wodurch Zellmedium in den Zwischenraum zwischen den Zellen freigesetzt wird, wodurch beispielsweise eine Emulsionsbildung des Unterhautfettgewebes 145 verursacht wird. Der Transducer 12 kann dann zu einer anderen Stelle bewegt werden, beispielsweise benachbart zu dem ersten Zielgewebegebiet, und die Prozedur kann wiederholt werden.
Alternativ können andere Gasblasen enthaltende Fluide eingebracht werden. Beispielsweise können Ultraschallkontrastmittel, wie etwa Flüssigkeiten, die Lipide oder andere Materialien enthaltende Mikrokügelchen umfassen, in das Gewebegebiet injiziert werden. In einer weiteren Alternative können in einer Flüssigkeit suspendierte freie Gasblasen injiziert werden.
In noch einer weiteren Alternative kann die den Zellen durch die akustische Energie auferlegte mechanische Energie von ausreichender Intensität sein, sodass die resultierende mechanische Beschädigung die Zellen veranlasst, aufzureißen, wobei Hohlraumbildung entweder auch auftritt oder nicht. Somit ist Hohlraumbildung nur ein spezifisches Beispiel mechanischer Beschädigung, die den Zellen von der akustischen Energie zugefügt werden kann, um die Zellen zu veranlassen, aufzureißen.
Vorzugsweise wird der Transducer 12 aufeinanderfolgend in Sprüngen oder kontinuierlich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse 18 bewegt und aktiviert, wodurch Hohlraumbildung oder ein anderweitiges Aufreißen von Zellen durch eine Schicht von Unterhautgewebe hindurch verursacht wird. Zur Unterstützung dieser Prozedur kann der Transducer 12 verfahrbar an einem Rahmen 550 montiert sein, wie etwa dem in 12 gezeigten und weiter unten beschriebenen. Dies kann das Aufreißen der Zielzellen auf eine im Wesentlichen gleichförmige Weise gestatten, bis eine im allgemeinen planare Schicht von Unterhautgewebe, beispielsweise eine Schicht adipösen Gewebes, der Hohlraumbildung unterzogen worden ist.
In Hinwendung auf die 3 und 4 ist eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems 110 gezeigt, die einen Transducer 112 umfasst, der ein einziges, im Wesentliches planares Transducerelement 134 und eine akustische Linse 136 aufweist. Das System 110 umfasst auch Antriebsschaltmittel 14 und eine Steuerung 16, gleichartig der oben beschriebenen Ausführung. Die Linse 136 ist akustisch an das Transducerelement 134 gekoppelt, wodurch sie Ultraschallenergie fokussiert, die durch beispielhafte Wellen 120 dargestellt ist, die von dem Transducerelement 134 in einem Fokusbereich 128 ausgesendet werden. Die Linse 136 kann im Wesentlichen permanent oder abnehmbar an dem Transducerelement 134 befestigt sein. Alternativ kann die Linse 136 mit einem vorbestimmten Abstand zu dem Transducerelement 134 beabstandet sein und kann ein akustisch leitfähiges Material zwischen dem Transducerelement 134 und der Linse 136 angeordnet sein.
Vorzugsweise definiert die Linse 136 eine teilweise zylinderförmige Emissionsoberfläche 118, die bevorzugter eine längliche konkave Form hat, um die von dem Transducerelement 134 generierte akustische Energie in einem im Wesentlichen linearen Fokusbereich 128 zu fokussieren, der sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 122 des Transducers 112 erstreckt. In der dargestellten bevorzugten Ausführung hat die Linse 136 eine längliche konkave Emissionsoberfläche 118, obwohl alternativ eine längliche konvexe Emissionsoberfläche (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann, abhängig vom Material der Linse 136. Da ein Fokusabstand 130 zu dem Fokusbereich 128 im Wesentlichen durch die Geometrie der Linse 136 festgelegt ist, kann der Transducer 134 dichter zu oder weiter weg von der Haut 90 des Patienten bewegt werden, um die Position des Fokusbereichs 128 innerhalb des subkutanen Gewebegebiets 94 zu verändern. In einer alternativen Ausführung kann die Linse 136 durch eine andere Linse (nicht dargestellt) ersetzt werden, die einen anderen Krümmungsradius hat, um einen erwünschten Fokusabstand 130 zu dem Fokusbereich 128 zu verschaffen. In einer weiteren Alternative kann eine akustische Linse vorgesehen sein, die ein Einstellen des Fokusabstandes gestattet, wie die in US 655 482 offengelegte.
Bezugnehmend auf die 5 und 6 ist dort eine andere bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems 210 dargestellt, die einen Transducer 212, Antriebsschaltmittel 214 und eine Steuerung 216 umfasst. Der Transducer 212 umfasst eine Vielzahl von Transducerelementen (234-1 bis 234-n), wobei jedes Transducerelement 234 sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 222 erstreckt. Bevorzugter sind die Transducerelemente 234 in einer linearen Konfiguration angeordnet, d. h. Seite an Seite in einer Längsaufstellung, wodurch sie zusammen eine teilweise zylindrische Emissionsoberfläche 218 definieren. In einer alternativen Ausführung, gezeigt in den 7 und 8, kann ein Transducer 312 eine Vielzahl von Transducerelementen 334 umfassen, die in einer im Wesentlichen planaren Konfiguration angeordnet sind, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 322 erstreckt.
Der Transducer 212 kann aus einer Vielzahl individueller Transducerelemente 234 geformt sein, die miteinander verbunden sind. Alternativ kann der Transducer 212 aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Materials geformt sein, worin Rillen geformt sind, um jedes Transducerelement 234 abzutrennen und zu definieren. Jegliche Zwischenräume (nicht dargestellt) zwischen den Transducerelementen 234 können mit Silikon und dergleichen gefüllt sein, um die Transducerelemente 234 im Wesentlichen voneinander zu isolieren, wie den Fachleuten wohlbekannt ist. Der Transducer 212 kann zwischen etwa drei und dreißig und vorzugsweise zwischen drei und zehn Transducerelemente 234 enthalten.
Das Antriebsschaltmittel 214 ist individuell an jedes Transducerelement 234 gekoppelt, um den Transducerelementen 234 jeweilige Antriebssignale 215 zuzuführen. Die Steuerung 216 ist zum Steuern mehrerer Aspekte der Antriebssignale 215, die von dem Antriebsschaltmittel 214 generiert werden, an das Antriebsschaltmittel 214 gekoppelt. Erstens kann die Steuerung 216 die Amplitude der Antriebssignale 215 steuern, beispielsweise, um die Intensität der vom Transducer 212 abgegebenen Ultraschallenergie zu steuern, gleichartig zu den oben beschriebenen Ausführungen. Zusätzlich kann die Steuerung 216 einen Phasenverschiebungswert zwischen jedem der Transducerelemente 234 steuern. Beispielsweise kann durch Verschieben der Phase zwischen den Transducerelementen 234-1 bis 234-n der Fokusabstand 230 zum Fokusbereich 228 entlang der z-Achse eingestellt werden. Die Steuerung 216 kann einen Prozessor umfassen, wie etwa einen Mikrocomputer (nicht dargestellt), der zum Steuern dieser Aspekte seines Betriebs an das Antriebsschaltmittel 214 gekoppelt ist.
Bezugnehmend auf 9 ist dort eine andere Ausführung eines Systems 410 in Übereinstimmung mit der Erfindung dargestellt, das einen Transducer 412, Antriebsschaltmittel 414 und eine Steuerung 416 umfasst. Der Transducer 512 umfasst eine Vielzahl von aus piezoelektrischem Material geformten Transducerelementen 434-1 bis 434-n, gleichartig zu den oben beschriebenen Ausführungen. Die Transducerelemente 434 haben einen Querschnitt, der im Wesentlichen jeweiligen Teilen eines Zylinders 438 (in Phantomdarstellung gezeigt) entspricht, die im allgemeinen auf eine Ebene (definiert durch die Oberfläche der Haut 90 des Patienten in 9) projiziert sind. Somit kann der Transducer 412 eine Emissionsoberfläche 418 umfassen, die im Wesentlichen einem Teilzylinder 438 entspricht, jedoch im Wesentlichen einen Hohlraum 432 zwischen dem Transducer 412 und der Haut 90 des Patienten minimieren kann. Diese Konfiguration hat eine Geometrie, die der einer optischen Linse, Fresnellinse genannt, etwas ähnlich ist, die ein transparentes Paneel ist, das zum Fokussieren von durch es passierendem Licht genutzt wird.
Das Antriebsschaltmittel 414 ist zur Zufuhr von Antriebssignalen 415 an die individuellen Transducerelemente 434 gekoppelt, gleichartig zu den oben beschriebenen Ausführungen. Der Transducer 412 sendet akustische Energie aus, gleichartig zu dem Teilzylinder 438, wobei die Diskontinuität zwischen benachbarten Transducerelementen im Wesentlichen vernachlässigbar ist. Der Abstand, über den die Transducerelemente 434 von dem Teilzylinder 438 vorspringen, kann zur Sicherstellung richtigen Fokussierens eine Kompensation erfordern. Vorzugsweise steuert die Steuerung 416 das Antriebsschaltmittel 414 so, dass Phasenverschiebungen in die Antriebssignale 415 eingebracht werden, um den Abstand zwischen den Transducerelementen 434 und dem Teil des Teilzylinders 438, von dem die jeweiligen Transducerelemente 434 vorspringen, zu kompensieren. Somit können die inneren Transducerelemente 434-2 bis 434-(n-1) akustische Energie mit zuvor festgelegten Verzögerungen relativ zu den äußeren Transducerelementen 434-1 und 434-n ausssenden, sodass die dem Fokusbereich 428 zugeführte akustische Energie gleichartige Eigenschaften hat zu akustischer Energie, die vom Teilzylinder 438 ausgesandt würde.
Der Transducer 412 kann in Kontakt mit der Haut 90 eines Patienten gebracht werden, wobei akustisches Gel oder ähnliches Material innerhalb des Hohlraums 432 angebracht ist, um den Transducer 412 an den Patienten zu koppeln. Aufgrund der im Wesentlichen planaren Konfiguration des Transducers 412 kann beträchtlich weniger akustisches Gel erforderlich sein, wodurch die Möglichkeit von Unterbrechungen zwischen dem Transducer 412 und der Haut 90 des Patienten verringert wird. Dann kann akustische Energie durch die Epidermis und Dermis 92 in eine Unterhautfettgewebeschicht 94 abgegeben werden und in einem Fokusbereich 428 fokussiert werden. Die Steuerung 416 kann eine Phasenverschiebung einbringen, um die Transducerkonfiguration zu kompensieren, und auch eine weitere Phasenverschiebung bereitstellen, um einen Fokusabstand 430 und/oder die Größe und Form des Fokusbereichs 428 zu steuern, gleichartig zu den oben beschriebenen Ausführungen.
In einer alternativen Ausführung kann eine Mehrfachelement-Transducervorrichtung vorgesehen sein, die an eine akustische Linse gekoppelt ist, die eine Konfiguration ähnlich einer Fresnellinse hat. Beispielsweise kann eine Transducervorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, das eine im Wesentlichen planare Transduceranordnung umfasst, wie die in den 7 und 8 gezeigte. Eine Linse, ähnlich dem Transducer 412 konfiguriert, kann an die Emissionsoberfläche einer solchen Transduceranordnung gekoppelt sein, um ein weiteres Fokussieren von durch die Transduceranordnung ausgesandter akustischer Energie zu verschaffen.
Unter Bezugnahme auf 10 ist dort eine alternative Ausführung einer Transduceranordnung 512 gezeigt, die eine Vielzahl von Transducern 534-1 bis 534-p umfasst, die Seite an Seite in einer im Wesentlichen planaren Konfiguration angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse 522 angebracht ist. Jeder der Transducer 534 kann von gleichartiger Konstruktion sein wie jeder der oben beschriebenen Transducer. Die Transducer 534 können miteinander verbunden sein und/oder können auf einem Gleis, wie etwa dem unten beschriebenen Rahmen, angebracht sein.
Während der Benutzung kann die Transduceranordnung 512 akustisch an einen Patienten (nicht dargestellt) gekoppelt sein, beispielsweise, indem die Transducer 534 in Kontakt mit oder dicht in die Nähe der Haut des Patienten (ebenfalls nicht dargestellt) gebracht werden. Jedwede Räume zwischen den Transducern 534 und der Haut können mit einem geeigneten akustisch leitfähigen Medium gefüllt werden, wie etwa einem akustischen Gel (nicht dargestellt), das eine Dichte gleichartig der des behandelten Gewebes, beispielsweise adipösen Gewebes, haben kann. Die Transducer 534 können aktiviert werden, um eine Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Fokusbereichen 528-1 bis 528-p zu generieren. Die Transduceranordnung 512 kann entlang der Oberfläche der Haut des Patienten bewegt werden, beispielsweise entlang einer Y-Achse, das heißt, im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 522 und z-Achse, wodurch eine Gewebeschicht, beispielsweise eine Schicht adipösen Gewebes (nicht dargestellt) aufgerissen oder anderweitig zerstört wird.
Somit kann es sein, dass die Transduceranordnung 512 nur über einen Abstand gleich einem Abstand zwischen benachbarten Transducern 534 bewegt werden muss, um eine Gewebeschicht unterhalb der Transduceranordnung 512 zu entfernen. Dies kann eine beträchtlich kürzere Behandlungszeit verschaffen als die Verwendung eines einzigen Transducers, wie von Fachleuten gewürdigt werden wird. Alternativ, wie in 11 gezeigt, kann die Transduceranordnung 512' eine Vielzahl von Transducern 534-1' bis 534-n' enthalten, die voranschreitend tiefere Fokusabstände 530-1' bis 530'n' haben. Somit können beim Bewegen der Transduceranordnung 512 entlang der Haut 90 eines Patienten mehrere Gewebeschichten innerhalb des Gewebegebiets 94 im Wesentlichen simultan einer Hohlraumbildung unterzogen werden.
In einer weiteren Alternative kann die Transduceranordnung innerhalb eines fluidgefüllten Gehäuses (nicht dargestellt) vorgesehen sein, wie dem oben beschriebenen, das in Kontakt mit der Haut eines Patienten gebracht werden kann. Die Transduceranordnung kann innerhalb des Gehäuses bewegt werden, beispielsweise in Sprüngen oder kontinuierlich, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Haut des Patienten. Somit können eine einzelne Schicht oder mehrfache Schichten von Gewebe entfernt werden, ohne dass die Haut des Patienten direkt mit dem Transducer in Kontakt gebracht werden muss oder der Transducer direkt entlang der Haut des Patienten bewegt werden muss.
In Hinwendung zu 12 können die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungen von Transducern, allgemein als 612 bezeichnet, verfahrbar an einem Rahmen 650 montiert sein. Der Rahmen 650 kann ein Paar beabstandeter Schienen 652 umfassen, die sich entlang einer Y-Achse des Rahmens 650 erstrecken. Der Transducer 612 kann verschiebbar auf den Schienen 652 montiert sein, beispielsweise in Gleisen (nicht dargestellt). Alternativ kann der Rahmen 650 innerhalb eines Gehäuses (nicht dargestellt) montiert sein, wie oben beschrieben. Vorzugsweise ist der Rahmen 650 im Wesentlichen flach oder ist ähnlich eines entsprechenden Bereichs des Körpers eines Patienten (ebenfalls nicht dargestellt) geformt. Somit kann der Transducer 612 entlang den Schienen bewegt werden, während er im Wesentlichen konstant in Kontakt mit dem Körper des Patienten bleibt.
In einer Ausführung kann der Rahmen 650 die manuelle Manipulation des Transducers 612 in Bezug auf den Körper des Patienten erleichtern. Der Transducer 612 kann an die Haut des Patienten (nicht dargestellt) gekoppelt sein, beispielsweise durch Anbringen akustischen Gels und dergleichen in dem Hohlraum 632 und/oder anderswo zwischen dem Transducer 612 und der Haut des Patienten. Der Transducer 612 kann entlang dem Rahmen 650 zu einer gewünschten Stelle bewegt und dann aktiviert werden, um Zellen eines darunterliegenden Gewebegebiets einer Hohlraumbildung zu unterziehen oder sie anderweitig aufzureißen.
Vorzugsweise kann der Rahmen 650 den motorgetriebenen und/oder automatischen Betrieb des Transducers 612 erleichtern. Wie in 13 gezeigt, kann eine mechanische Steuerung 664, beispielsweise einschließlich eines Motors (nicht dargestellt), an den Rahmen 650 gekoppelt sein, beispielsweise an die Gleise (nicht dargestellt) in den Schienen 652, oder direkt an den Transducer 612. Die Steuerung 664 kann das Bewegen des Transducers 612 in Sprüngen, kontinuierlich, und/oder basiert auf erwünschtem Feedback entlang der Y-Achse, d. h. in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 622 des Transducers 612, gestatten. Beispielsweise kann der Transducer 612 automatisch zu einer gewünschten Stelle bewegt werden, für eine zuvor festgelegte Zeit aktiviert werden, zu einer benachbarten Stelle bewegt werden, wieder aktiviert werden, und so weiter, um eine Gewebeschicht zu zerstören, beispielsweise um eine gleichförmigere Lipolyse einer Schicht adipösen Gewebes zu verschaffen.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung können ein oder mehr Hohlraumbildungsdetektoren mit jedem der hierin beschriebenen Transducer zusammenwirken. Die Hohlraumbildungsdetektoren können das Kontrollieren einer Behandlung erleichtern, beispielsweise zum gleichmäßigeren und gleichförmigeren Zerstören einer Gewebeschicht, oder können als Sicherheitsmerkmal vorgesehen sein. In Hinwendung zu 13 können, in einer bevorzugten Ausführung, Hohlraumbildungsstreifendetektoren 660 an gegenüberliegenden Kanten eines Transducers 612 angebracht sein. Die Detektoren 660 können zwischen etwa ein und zwei Millimetern (1–2 mm) breit sein und können sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Transducers 612 erstrecken. Die Detektoren 660 können an ein Überwachungssystem 662 gekoppelt sein, beispielsweise zum Überwachen der Hohlraumbildung innerhalb des Fokusbereichs 628 des Transducers 612.
In einer Ausführung umfasst das Überwachungssystem 662 ein Messwerk (nicht dargestellt), der eine Leistungsabgabe zur Verfügung stellen kann, beispielsweise auf einem Messgerät oder einer anderen Anzeige, basiert auf von den Detektoren 660 detektierten Signalen. Wenn Gasblasen im Fokusbereich der Hohlraumbildung unterzogen werden, produzieren sie Ultraschallsignale, und insbesondere können sie relativ starke Signale bei annähernd der Hälfte der Frequenz der ursprünglichen oder einfallenden Ultraschallwellen produzieren. Alternativ kann das Messwerk das Aufreißen der Zellen selbst detektieren, beispielsweise aufgrund von Hohlraumbildung und/oder anderer mechanischer Beschädigung. Die Detektoren 660 können zum Aufspüren solcher am Fokusbereich 628 des Transducers 612 produzierten Hohlraumbildungssignale konfiguriert sein. Somit kann ein Arzt, der eine Lipolyseprozedur durchführt, die Hohlraumbildungssignale durch Verwendung der Detektoren 660 überwachen, um sicherzustellen, dass ein gewünschtes Hohlraumbildungsniveau stattfindet und/oder dass ein zuvor festgelegtes Maximalniveau der Hohlraumbildung nicht überschritten wird.
Alternativ kann das Überwachungssystem 662 an eine Steuerung 616 und/oder Antriebsschaltmittel 614 gekoppelt sein, die zum Antrieb des Transducers 612 verwendet werden. Beispielsweise kann das Überwachungssystem 662 die Steuerung 616 verständigen, wenn ein Maximalniveau der Hohlraumbildung überschritten wird (was vom Benutzer zuvor eingestellt werden kann), worauf die Steuerung 616 das Antriebsschaltmittel 614 ansteuern kann, um automatisch die Antriebssignale 615 zum Transducer 612 abzubrechen. Die Steuerung 616 kann dann ein erneutes Einstellen durch den Arzt erfordern, bevor der Transducer 612 für irgendeine weitere Behandlung benutzt wird, oder die Steuerung 616 kann nur die Antriebssignale 615 für eine zuvor festgelegte Zeit unterbrechen, beispielsweise, um dem Gewebe ausreichende Erholungszeit zu verschaffen. Somit können die Detektoren 660 einen erwünschten Sicherheitsfaktor während einer Behandlung verschaffen.
In einer weiteren Alternative kann die Steuerung 616 eine Amplitude der Antriebssignale 615 in Reaktion auf die von den Detektoren 660 aufgespürten Hohlraumbildungssignale einstellen. Die Steuerung 616 kann die Amplitude der Hohlraumbildungssignale mit einem Ausmaß der am Fokusbereich 628 stattfindenden Zellzerstörung korrelieren. Bevorzugter kann die Steuerung 616 einen Veränderungsgrad der Amplitude der Hohlraumbildungssignale über eine Zeitspanne korrelieren, um das Ausmaß festzustellen, in dem Zellen innerhalb des Fokusbereichs aufgerissen worden sind. Somit kann, wenn die Hohlraumbildung mit einer zu großen Geschwindigkeit stattfindet, was Gewebe in oder benachbart zu dem Fokusbereich übermäßig beschädigen kann, die Amplitude der Antriebssignale 615 entsprechend verringert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Überwachungssystem 662 an eine mechanische Steuerung 664 gekoppelt sein, um den Transducer 612 innerhalb eines Rahmens 650 zu bewegen. Beispielsweise können die Intensität der Hohlraumbildungssignale, und vorzugsweise ein Veränderungsgrad der Intensität der Hohlraumbildungssignale, mit einer empirischen Datenbank korreliert werden, um automatisch zu bestimmen, wann ein erwünschtes Niveau der Zellzerstörung innerhalb des Fokusbereichs 628 stattgefunden hat. Wird ein zuvor festgelegter Veränderungsgrad detektiert, wenn beispielsweise der Veränderungsgrad in einem zuvor festgelegten Grad zu fallen beginnt, so kann die mechanische Steuerung 664 automatisch den Transducer 612 zu einer neuen und/oder benachbarten Stelle bewegen. Alternativ kann die Amplitude der Hohlraumbildungssignale über die Zeit integriert werden, bis ein zuvor festgelegter Wert erreicht ist, der anzeigt, dass ein erwünschter Grad der Zellzerstörung stattgefunden hat. Die Antriebssignale 615 zum Transducer 612 können unterbrochen werden, bis der Transducer 612 zu der neuen Stelle bewegt worden ist.
Somit können beispielsweise die Hohlraumbildungsstreifendetektoren 660 die Überwachung erleichtern, ob die Lipolyse reibungslos und im Wesentlichen gleichförmig verläuft. Beim Bewegen des Transducers 612 über die Haut eines Patienten (nicht dargestellt) mit der Absicht, eine im Wesentlichen gleichförmige Schicht adipösen Gewebes zu zerstören, kann dies genutzt werden, um zu bestimmen, wann der Transducer zur nächsten Position bewegt werden sollte. Vorzugsweise kann das Überwachungssystem 662 an die Hohlraumbildungsstreifendetektoren 660 gekoppelt sein, um von den Hohlraumbildungsdetektoren detektierte Hohlraumbildungssignale zu korrelieren, um die Überwachung zu erleichtern und/oder ein gleichmäßigeres Aufreißen von Zellen innerhalb einer Fettgewebsschicht sicherzustellen. Ein solches Überwachungssystem 662 kann eine gleichförmigere Zellzerstörung erleichtern und kann helfen, einem bestimmten Fokusbereich adäquate Energie zuzuführen, wodurch ein Überhitzen oder eine damit einhergehende Beschädigung benachbarter Gewebe verhindert wird. Somit können die Hohlraumbildungsstreifendetektoren 660 eine Echtzeitkontrolle und -feedback zur Herstellung einer gleichförmigeren Entfernung der adipösen Schicht verschaffen.
Obwohl die hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungen auf die Durchführung von Lipolyse gerichtet sind, d. h. das Aufreißen, Zerstören und/oder Entfernen adipösen Gewebes, wird anerkannt werden, dass die Systeme und Vorrichtungen der Erfindung zur Behandlung einer Vielzahl subkutaner Gewebe verwendet werden können. Beispielsweise können die Systeme und Vorrichtungen der Erfindung zur Zerstörung von Tumoren innerhalb subkutanen Gewebes, wie etwa Krebstumoren, ohne invasive Chirurgie verwendet werden. Vor Anwendung der Systeme zur Verursachung von Hohlraumbildung innerhalb des Gewebegebiets können Chemotherapiemittel in ein Zielgewebegebiet eingebracht werden. Der Ultraschall-Hohlraumbildungspuls und/oder die mechanische Vibration können verursachen, dass die Membranen von Zellen innerhalb des Gewebebereichs porös werden, selbst wenn die Zellen nicht vollständig zerstört sind. Dies kann die Effizienz der Chemotherapiemittel auf die Zellen innerhalb des Gewebebereichs erhöhen, wie von den Fachleuten gewürdigt werden wird.

Claims

Ein System zur Zerstörung von Gewebe innerhalb eines subkutanen Gewebegebiets, umfassend: eine Transducervorrichtung (12), die eine Emissionsoberfläche (18) zum Aussenden akustischer Energie umfasst; mit der Transducervorrichtung (12) gekoppelte Antriebsschaltmittel (14) zum Zuführen von Antriebssignalen zu der Transducervorrichtung (12), wobei die Transducervorrichtung (12) akustische Energie aus der Emissionsoberfläche (18) aussenden kann; und eine mit dem Antriebsschaltmittel (114) gekoppelte Steuerung (16), die zum Steuern der vom Antriebsschaltmittel (14) gelieferten Antriebssignale konfiguriert ist, sodass die von der Transducervorrichtung (12) ausgesandte akustische Energie eine ausreichende Intensität hat, um eine mechanische Beschädigung zu veranlassen und Zellen innerhalb des Fokusbereichs (28) aufzureißen, wobei die Steuerung (16) zum Steuern des Antriebsschaltmittels (14) konfiguriert ist, sodass der Transducer (12) einen relativ niedrigen Auslastungsgrad hat, um die Erhitzung innerhalb des Fokusbereichs zu minimieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Transducervorrichtung (12) eine Längsachse definiert und zum Fokussieren der akustischen Energie in einem im Wesentlichen linearen Fokusbereich (28), der sich im Wesentlichen parallel in der Längsachse in dem subkutanen Gewebebereich erstreckt, konfiguriert ist.
Das System von Anspruch 1, wobei das Antriebsschaltmittel (14) zur Bereitstellung von Antriebssignalen mit einer Frequenz, die von annähernd 0,25 MHz bis 30 MHz reicht, konfiguriert ist.
Das System von Anspruch 1, wobei die Steuerung (16) zum Steuern des Antriebsschaltmittels (14) konfiguriert ist, sodass der Transducer einen Auslastungsgrad von etwa zwanzig Prozent (20%) oder weniger hat.
Das System von Anspruch 1, wobei die Transducervorrichtung (12) eine teilweise zylindrische Emissionsoberfläche (18) aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Transducers erstreckt.
Das System von Anspruch 4, wobei die Transducervorrichtung (112) ein im Wesentlichen planares Transducerelement (134) und eine teilweise zylindrische Linse (136), die die Emissionsoberfläche definiert, umfasst, wobei die Linse akustisch an das planare Transducerelement gekoppelt ist, um die akustische Energie an dem im Wesentlichen linearen Fokusbereich zu fokussieren.
Das System von Anspruch 4, wobei die Emissionsoberfläche (18) konkav ist und einen zuvor festgelegten Krümmungsradius hat, um die akustische Energie in einem zuvor festgelegten Abstand von der Emissionsoberfläche zum Fokusbereich zu fokussieren.
Das System von Anspruch 4, wobei die Transducervorrichtung (212) ein oder mehr in einer länglichen gebogenen Konfiguration angeordnete Transducerelemente (234) umfasst, wobei die Emissionsoberfläche eine längliche konkave Innenfläche (118) des einen oder mehr Transducerelements/elemente umfasst.
Das System von Anspruch 7, wobei: der Transducer (212) eine Vielzahl linearer Transducerelemente (234) umfasst, die einander benachbart angeordnet sind und sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Transducers erstrecken; das Antriebsschaltmittel (214) zum Zuführen jeweiliger Antriebssignale zu jedem der linearen Transducerelemente konfiguriert ist; und die Steuerung (216) zum Steuern einer Phase der jeweiligen Antriebssignale konfiguriert ist, um einen Fokusabstand von der Emissionsoberfläche zum Fokusbereich einzustellen.
Das System von Anspruch 1, wobei der Transducer (312) eine Vielzahl länglicher linearer Transducerelemente (334) umfasst, die einander benachbart in einer im Wesentlichen planaren Konfiguration angeordnet sind.
Das System von Anspruch 9, wobei das Antriebsschaltmittel (314) zum Zuführen jeweiliger Antriebssignale zu jedem der linearen Transducerelemente konfiguriert ist und wobei die Steuerung (316) zum Steuern einer Phase der jeweiligen Antriebssignale konfiguriert ist, um einen Fokusabstand von der Emissionsoberfläche zum Fokusbereich einzustellen.
Das System von Anspruch 1, wobei die Transducervorrichtung (512) eine Vielzahl einander benachbart angeordneter Transducer (534) umfasst, wobei die Transducer zum Generieren jeweiliger im Wesentlichen linearer Fokusbereiche (528) konfiguriert sind, die sich im allgemeinen parallel zueinander erstrecken und zueinander beabstandet sind.
Das System von Anspruch 11, wobei ein erster der Vielzahl von Transducern (534) einen ersten Fokusabstand hat und wobei ein zweiter der Vielzahl von Transducern (534) einen zweiten Fokusabstand hat, der sich von dem ersten Fokusabstand unterscheidet.
Das System von Anspruch 1, das weiterhin einen Rahmen (650) umfasst, an dem die Transducervorrichtung (612) montiert ist, wobei die Transducervorrichtung (612) entlang des Rahmens (650) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse bewegbar ist, um den Fokusbereich in aufeinanderfolgende Gewebegebiete zu bewegen.