ITMI20060434U1 - Dispositivo di erogazione di energia di una onda acustica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DEL MODELLO DI UTILITÀ’ DAL TITOLO:

“DISPOSITIVO DI EROGAZIONE DI ENERGIA DI UNA ONDA ACUSTICA”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda in generale un dispositivo di erogazione di energia acustica ed in particolare a quei dispositivi che modificano una orientazione spaziale dell’asse di propagazione di un’onda acustica rispetto ad un Dunto focale.

E’ cosa ben nota il trattamento di pazienti con onde acustiche extra corporee (per esempio il litotritore ad onde d’urto extra corporee (ESL), e gli ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU)). Tipicamente, le onde di propagazione manifestano fronti d’onda lungo un asse di propagazione dell’onda acustica, che usualmente è un asse di simmetria. Le onde focalizzate convergono dentro l’oggetto trattato su un punto focale progettato per essere sull’asse di simmetria.

La regione focale, cioè, il volume vicino al punto focale dove è concentrata una significativa quantità di energia, è tipicamente caratterizzata da una lunghezza (lungo l’asse di simmetria) maggiore della larghezza (nel piano perpendicolare all’asse di simmetria). Nel litotritore ad onde d’urto (SWL), per esempio, un’ampia larghezza della regione focale è desiderata per poter incrementare la frammentazione dei calcoli. D’altra parte, è desiderata una ridotta lunghezza della regione focale per poter ridurre il danno ai tessuti sani. Tuttavia, regioni focali di trasduttori d’onde d’urto elettromagnetiche di arte nota possono essere formati come un ellissoide allungato, avente una lunghezza della regione focale allungata ed una larghezza della regione focale ristretta. Questo conduce ad una ridotta efficacia di frammentazione ed ad un aumentato danno dei tessuti.

La presente invenzione cerca di fornire nuovi dispositivi e metodi di erogazione di energia d’onda acustica, dove l’orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica è modificata rispetto al punto focale, come descritto in dettaglio nel seguito. I dispositivi e metodi possono essere utilizzati per incrementare la larghezza della regione focale e ridurre la lunghezza della regione focale associate con i trasduttori acustici. Perciò si prevede in accordo con una forma realizzativa del trovato un dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica che include un trasduttore di energia d’onda acustica per generare un’onda acustica lungo un’asse di propagazione d’onda acustica, un apparato di focalizzazione per mettere a fuoco l’onda acustica ad un punto focale, ed un apparato di riorientazione dell’onda acustica adatto a modificare una orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica in rispetto al punto focale, dove una posizione del punto focale è vincolata entro un luogo geometrico riferito come luogo del punto focale, e tramite modifica dell’orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica l’onda acustica rimane focalizzata nel luogo di punto focale. Il luogo di punto focale può essere limitato ad un singolo punto focale.

Il luogo geometrico di punto focale è caratterizzato da una lunghezza di regione focale lungo l’asse di propagazione d’onda acustica e da una larghezza di regione focale in un piano perpendicolare all’asse di propagazione d’onda acustica. L’apparato di riorientazione d’onda acustica potrebbe modificare l’orientazione spaziale dell’asse di propagazione d’onda acustica così da ridurre la lunghezza della regione focale e/o incrementare la larghezza della regione focale.

In accordo con una forma di realizzazione del trovato l’apparato di riorientazione dell’onda acustica potrebbe muovere l’asse di propagazione dell’onda acustica rispetto al luogo di punto focale.

In ulteriore accordo con una forma realizzativa del trovato il trasduttore di energia d’onda acustica può includere una pluralità di trasduttori di energia d’onda acustica con corrispettivo apparato di focalizzazione, ciascun trasduttore di energia d’onda acustica essendo capace di generare un’onda acustica che ciascun apparato di focalizzazione corrispondente focalizza al luogo di punto focale, dove ciascun trasduttore di energia d’onda acustica ha una differente orientazione spaziale rispetto al luogo di punto focale, dove l’apparato di riorientazione dell’onda acustica è atto a connettere e disconnettere selettivamente i trasduttori di energia di onda acustica in accordo con il piano di cura.

In accordo con una forma realizzativa del trovato l’apparato di focalizzazione può includere una lente acustica e l’apparato di riorientazione dell’onda acustica può muovere la lente acustica per poter modificare l’orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica rispetto al luogo di punto focale.

In accordo con una forma realizzativa del trovato l’apparato di focalizzazione può includere un riflettore acustico e l’apparato di riorientazione dell’onda acustica può muovere il riflettore acustico per modificare l’orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica rispetto al luogo di punto focale.

Può essere previsto un dispositivo di acquisizione di immagini per acquisire immagini del luogo di punto focale. L’apparato di riorientazione dell’onda acustica può muovere il dispositivo di acquisizione di immagini rispetto al luogo di punto focale.

Si prevede anche in accordo ad una forma realizzativa del trovato un metodo per l’erogazione di energia d’onda acustica che genera un’onda acustica lungo un asse di propagazione dell’onda acustica, che focalizza l’onda acustica ad un punto focale, e che modifica una orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica rispetto al punto focale, dove una posizione del punto focale è vincolata dentro il luogo geometrico definito come luogo geometrico di punto focale, ed attraverso modifiche della orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica l’onda acustica rimane focalizzata dentro il luogo di punto focale. Il metodo può includere di ridurre la lunghezza della regione focale e/o incrementare la larghezza della regione focale.

Il presente trovato sarà compreso ed apprezzato più pienamente grazie alla seguente descrizione dettagliata presa in abbinamento ai disegni in cui:

Fig. 1 è una illustrazione schematica semplificata di un dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica, costruito e funzionante in accordo con una forma realizzativa del presente trovato;

Fig. 2 è un diagramma a blocchi semplificato dei componenti del dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica di Fig. 1;

Fig. 3 è una illustrazione schematica semplificata del dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica di Fig. 1, che mostra la lunghezza della regione focale lungo l’asse di propagazione dell’onda acustica e la larghezza della regione focale in un piano perpendicolare all’asse di propagazione dell’onda acustica; e

Fig. 4 è una illustrazione schematica semplificata di un dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica, costruito e funzionante in accordo con un’altra forma realizzativa del presente trovato.

Si fa ora riferimento alle Fig. da 1 a 3, che illustrano un dispositivo di erogazione di energia acustica 10, costruito e manovrato in accordo con una forma realizzativa del presente trovato.

Il dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica 10 può includere un trasduttore di energia d’onda acustica 12 per generare un’onda acustica 14 lungo un asse di propagazione d’onda acustica 16.

Con riferimento in particolare a Fig. 3, il trasduttore di energia d’onda acustica 12 può essere un trasduttore d’onda acustica non a punta con un elemento repulsivo 18 disposto su un contorno esterno di un supporto 20, che è mostrato come cilindrico ma potrebbe avere altre forme, come per esempio conica. L’elemento repulsivo 18 può generare un’onda di energia (per esempio acustica) che emana all'esterno dal supporto 20. Per esempio l’elemento repulsivo 18 può comprendere un avvolgimento o membrana montati sul supporto 20, come da arte nota. L’elemento repulsivo 18 può essere spinto o repulso, dando origine ad onde di propagazione verso l’esterno. Un riflettore acustico 22, come per esempio un riflettore parabolico , potrebbe riflettere le onde che potrebbero essere focalizzate dall’apparato 24 ad un punto focale 26 situato sull’asse di propagazione d’onda acustica 16, che è tipicamente, anche se non necessariamente, un asse di simmetria. Il volume interno del riflettore 22 può essere riempito con un liquido di propagazione 28 (per esempio acqua), e l’estremità aperta del riflessore 22 può essere coperta con una membrana 30. Il trasduttore di energia d’onda acustica 12 può essere posto contro o vicino un bersaglio in un paziente, che si desidera trattare, così che il punto focale 26 è in corrispondenza del bersaglio. Le onde generate dal trasduttore di energia d’onda acustica possono propagarsi attraverso un liquido di propagazione 28 e la membrana 30 verso il punto focale 26 posizionato nel bersaglio.

Come è ben conosciuto in arte nota, molti altri trasduttori di energia d’onda acustica possono essere utilizzati per propagare le onde acustiche (o onde d’urto, termine che viene utilizzato in modo intercambiabile nel seguito), ed il trovato può essere sviluppato da uno qualsiasi di questo o altri trasduttori. Esempi di trasduttori adatti includono, ma non in modo limitativo, un riflettore a sorgente puntiforme ed ellissoidale, dove la sorgente puntiforme comprende tipicamente un apparato elettroidraulico. Rapide scariche di energia elettrica tra le punte di elettrodi molto ravvicinati danno origine ad una sequenza di onde sferiche nel liquido di propagazione. Gli elettrodi sono sistemati con riferimento al riflettore ellissoidale, che ha due punti focali. L’energia elettrica è scaricata al primo fuoco, e le onde sono focalizzate sul secondo fuoco.

Un altro esempio è una sorgente piana e lente acustica. Una sorgente piana tipicamente comprende un apparato elettromagnetico. Una membrana sottile circolare applica pressione al liquido di propagazione essendo urtata o repulsa da un awolgimento piano. Scariche veloci di energia elettrica neH’awolgimento e gli associati rapidi cambiamenti nel campo magnetico producono correnti indotte nella membrana, trasformandola in un magnete con polarità opposta a quella deH’avvolgimento. La conseguente repulsione della membrana, che è in stretto contatto con il fluido di propagazione, genera onde acustiche. Le onde sono poi focalizzate (per esempio tramite una lente acustica) in corrispondenza del bersaglio posizionato nel fuoco della lente.

Un altro esempio è una sorgente sferica. Onde sferiche possono essere generate da una serie di trasduttori piezoelettrici o da un approccio elettromagnetico con una membrana sferica che viene repulsa verso l’interno nel liquido di propagazione.

In accordo con una forma realizzativa del presente trovato si prevede un apparato di riorientazione di onde acustiche 32 che può modificare una orientazione spaziale dell’asse di propagazione di onde acustiche 16 rispetto al punto focale 26. Per esempio, nella forma realizzativa illustrata in Fig. 1, il trasduttore di energia di onda acustica 12 può essere montato su un cavalletto 34 che ruota attorno ad un perno 36. Un altro trasduttore di energia d’onda acustica 12 può essere montato all’estremità opposta del cavalletto 34 o invece, si può montare un contrappeso 38 sull’estremità opposta del cavalletto 34. L’apparato di riorientazione dell’onda acustica 32 potrebbe includere un servomotore (per esempio del tipo senza spazzole) operativamente connesso al cavalletto 34 capace di ruotare il cavalletto 34 ed il trasduttore di energia di onda acustica 12 attorno al perno 36. Anelli rotanti (non mostrati) possono essere usati per effettuare una comunicazione elettrica tra il trasduttore di energia d’onda acustica 12 ed una fonte di energia 42 e l’apparato di riorientazione di onda acustica 32. Il servomotore può operare in abbinamento con sensori e può essere gestito da un controllo per spostare il trasduttore di energia d’onda acustica 12 in accordo con un piano di trattamento.

Ruotando il cavalletto 34, l’apparato di riorientazione d’onda acustica 32 modifica una orientazione spaziale dell’asse di propagazione d’onda acustica 16 rispetto al punto focale 26. In questo particolare esempio, l’apparato di riorientazione d’onda acustica 32 muove l’asse di propagazione d’onda acustica 16 rispetto al luogo di punto focale 40; questo significa che l’orientazione angolare dell’asse 16 attorno ad un punto focale 26 cambia al ruotare del cavalletto 34. L’asse di propagazione dell’onda acustica 16 può intersecare costantemente il punto focale 26 che rimane stazionario.

Alternativamente si può permettere, al punto focale 26 di eseguire qualche movimento (per esempio, a causa della rifocalizzazione della lente o muovendo il trasduttore 12, come verrà spiegato nel seguito), ma la posizione del punto focale 26 è vincolata entro un luogo geometrico indicato come il luogo di punto focale 40. Tramite modifiche dell’orientazione spaziale dell’asse di propagazione d’onda acustica 16, l’onda acustica 14 rimane focalizzata dentro il luogo di punto focale 40. Ancora, come prima, il luogo di punto focale 40 può essere limitato al singolo punto focale 26.

L’apparato 10 potrebbe essere usato per portare a termine la litotripsia o trattamento ad onde d’urto extra corporee, dove le onde acustiche 14 sono inviate ad un bersaglio per spezzare le concrezioni. Uno scopo di tale trattamento è di concentrare le onde acustiche nel bersaglio, ed allo stesso tempo minimizzare l’energia acustica applicata ai tessuti sani adiacenti. Cambiando l'orientazione spaziale dell’asse di propagazione di onde acustiche 16, mentre l’onda acustica 14 rimane focalizzata dentro il luogo geometrico di punto focale 40, questo scopo è raggiunto. Così l’apparato 10 serve come un generatore di onde acustiche stereotattico, simile ai cavalletti LINAC usati nella radiochirurgia stereotattica.

Il luogo geometrico di punto focale 40 è caratterizzato da una lunghezza L di regione focale (Fig.3) lungo l’asse di propagazione d’onda acustica 16 e da una larghezza W di regione focale in un piano perpendicolare all’asse di propagazione d’onda acustica 16. In arte nota, poiché l’asse di propagazione d’onda acustica non cambia, la lunghezza e larghezza dì regione focale sono fissate dall’inizio e non c’è molto che possa essere fatto per ridurre la lunghezza o aumentare la larghezza. Per contro, nel presente trovato, la procedura stereotattica distribuisce l’energia (fuori dal punto focale) su un volume più ampio e riduce la lunghezza di regione focale. Mentre applica energia acustica, l'apparato 10 può riorientare le onde acustiche 14 in modo tale che il punto focale 26 è confinato al luogo di punto focale 40 nell’oggetto trattato. Questa procedura può distribuire l’energia acustica su un volume più ampio ed incrementare la larghezza di regione focale. Il trovato può essere utile nel minimizzare l’energia acustica applicata ai tessuti sani adiacenti.

In accordo con una forma realizzativa del trovato l’apparato di focalizzazione 24 potrebbe includere una lente acustica. L’apparato di riorientazione dell’onda acustica 32 potrebbe muovere la lente acustica per poter modificare l'orientazione spaziale dell’asse di propagazione dell’onda acustica 16 rispetto al luogo geometrico di punto focale 40 (o punto focale 26). Muovere la lente acustica è conosciuto in arte nota, per esempio, dal Brevetto US 5,305,731 di Buchholtz, che descrive un generatore di onde acustiche che ha una lente liquida con una lunghezza focale variabile che è sistemata nel mezzo di propagazione acustico. La lente liquida ha due pareti di lente ed un liquido per lenti posto in mezzo. Almeno una delle pareti di lente è deformabile per il proposito di variare la lunghezza focale. In più o in alternativa, l’apparato di riorientazione di onda acustica 32 può muovere il riflettore acustico 22 per poter modificare l’orientazione spaziale dell’asse di propagazione d’onda acustica 16 rispetto al luogo geometrico di punto focale 40 (o punto focale 26). (L’apparato di focalizzazione 24 può essere considerato comprensivo del riflettore 22; assieme essi modificano le onde acustiche generate 14).

Un dispositivo di acquisizione di immagini 44 (per esempio, una sonda a raggi X o ultrasonica adattata in una apertura del riflettore 22, come conosciuto in arte nota) potrebbe essere fornito per acquisire immagini del luogo di punto focale 40 (o punto focale 26). L’apparato di riorientazione d’onda acustica 32 potrebbe muovere il dispositivo di acquisizione di immagini 44, anche, rispetto al luogo di punto focale 40 (o punto focale 26). Un processore di immagini 46 potrebbe essere usato per processare le immagini acquisite dal dispositivo di acquisizione di immagini 44 per visualizzazione ed analisi, come conosciuto in arte nota.

Si fa ora riferimento a Fig. 4, che illustra un dispositivo di erogazione di energia d’onda acustica 50, costruito e funzionante in accordo ad una ulteriore forma realizzativa del presente trovato. In questa forma realizzativa non limitativa, una pluralità di trasduttori di energia d’onda acustica 12 con corrispondente apparato di focalizzazione 24 sono sistemati attorno ad un punto focale 26 (o luogo di punto focale 40). Come prima, ciascun trasduttore di energia d’onda acustica 12 è capace di generare un’onda acustica che ciascun corrispondente apparato di focalizzazione 24 focalizza al punto focale 26 (o luogo dì punto focale 40). Ciascun trasduttore di energia d’onda acustica12 ha una differente orientazione spaziale rispetto al punto focale 26 (o luogo di punto focale 40), per esempio ciascuno ha un differente angolo dal punto focale 26 (o luogo di punto focale 40). L'apparato di riorientazione d’onda acustica 32 può selettivamente connettere e disconnettere i trasduttori di energia d'onda acustica 12 in accordo ad un piano di cura. Si può apprezzare che la selettiva connessione e disconnessione potrebbe raggiungere lo stesso tipo di erogazione di energia acustica come quello della forma realizzativa di Fig. da 1 a 3.

Si può notare che se due trasduttori di energia d’onda acustica12 sono montati ad estremità opposte del cavalletto 34 in fig. 1, allora l’apparato di riorientazione d’onda acustica 32 potrebbe connettere e disconnettere selettivamente questi due trasduttori di energia d’onda acustica 12 in accordo con un piano di cura. In questo modo, le caratteristiche della forma realizzativa di Fig. 4 potrebbero essere combinate con le caratteristiche della forma realizzativa di Fig. da 1 a 3.

Sarà apprezzato da persone esperte del ramo che il presente trovato non è limitato da quanto è stato in particolare mostrato e descritto in precedenza. Piuttosto l’ambito del presente trovato include sia combinazioni che sottocombinazioni delle caratteristiche descritte sopra come pure modifiche e variazioni che potessero venire a mente ad un esperto del ramo dalla lettura della precedente descrizione e che non sono presenti in arte nota.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di erogazione di onda acustica comprendente: Un trasduttore di energia d’onda acustica per generare un’onda acustica lungo un asse di propagazione d’onda acustica; un apparato di focalizzazione per focalizzare l’onda acustica in un punto focale; e un apparato di riorientazione d’onda acustica atto a modificare una orientazione spaziale di detto asse di propagazione d’onda acustica rispetto a detto punto focale, dove una posizione di detto punto focale è vincolata dentro un luogo geometrico definito come il luogo di punto focale, e tramite modifiche dell’orientazione spaziale di detto asse di propagazione d’onda acustica detta onda acustica rimane focalizzata dentro detto luogo di punto focale.
2. 2. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo la rivendicazione 1, dove detto luogo geometrico di punto focale è caratterizzato da una lunghezza di regione focale lungo l’asse di propagazione d’onda acustica e da una larghezza di regione focale in un piano perpendicolare all’asse di propagazione d’onda acustica, e detto apparato di riorientazione d’onda acustica è atto a modificare l’orientazione spaziale di detto asse di propagazione d’onda acustica in modo tale da ridurre la lunghezza della regione focale.
3. 3. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, dove detto luogo di punto focale è caratterizzato da una lunghezza di regione focale lungo l’asse di propagazione d’onda acustica e da una larghezza di regione focale in un piano perpendicolare all’asse di propagazione d’onda acustica, e detto apparato di riorientazione d’onda acustica è atto a modificare l’orientazione spaziale di detto asse di propagazione d'onda acustica in modo tale da incrementare la larghezza di regione focale.
4. 4. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove detto luogo di punto focale è limitato ad un singolo punto focale.
5. 5. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove detto apparato di riorientazione d’onda acustica muove detto asse di propagazione d’onda acustica rispetto a detto luogo di punto focale.
6. 6. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove detto trasduttore di energia d’onda acustica comprende una pluralità di detti trasduttori di energia d’onda acustica con corrispondente apparato di focalizzazione, ciascun trasduttore di energia d’onda acustica essendo capace di generare un'onda acustica che ciascun corrispondente apparato di focalizzazione focalizza a detto luogo di punto focale, dove ciascun trasduttore di energia d’onda acustica ha una differente orientazione spaziale rispetto a detto luogo di punto focale, dove detto apparato di riorientazione d’onda acustica è atto a connettere e disconnettere selettivamente detti trasduttori di energia d'onda acustica in accordo con un piano di trattamento.
7. 7. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove detto apparato di focalizzazione comprende una lente acustica e detto apparato di riorientazione d’onda acustica muove detta lente acustica in modo tale da poter modificare l’orientazione spaziale di detto asse di propagazione d’onda acustica rispetto a detto luogo di punto focale.
8. 8. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove detto apparato di focalizzazione comprende un riflettore acustico e detto apparato di riorientazione d’onda acustica muove detto riflettore acustico in modo tale da modificare l'orientazione spaziale di detto asse di propagazione d’onda acustica rispetto a detto luogo di punto focale.
9. 9. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre un dispositivo di acquisizione di immagini atto ad acquisire immagini di detto luogo di punto focale.
10. 10. Dispositivo di erogazione di onda acustica secondo la rivendicazione 9, dove detto apparato di riorientazione d’onda acustica muove detto dispositivo di acquisizione di immagini rispetto a detto luogo di punto focale,