MXPA04007157A - Aparato y metodo para el tratamiento terapeutico con ultrasonido con transductor sustancialmente estacionario. - Google Patents

Abstract

Un aparato y metodo para el tratamiento terapeutico con ultrasonido usando una pluralidad de cristales piezoelectricos separados aparte activados en forma secuencial durante un tiempo preseleccionado, permitiendo de esta manera que el transductor que contiene los cristales piezoelectricos se use sustancialmente estacionario con respecto al area que sera tratada.

Description

For two-letter codes and other abbreviations, refer to the "Guid-ance Notes on Codes and Abbreviations" appearing at the begin-ning of each regular issue of the PCT Gazelte.

APARATO Y METODO PARA EL TRATAMIENTO TERAPEUTICO CON ULTRASONIDO CON TRANSDUCTOR SUSTANCIALMENTE ESTACIONARIO CAMPO TECNICO La invención objeto se refiere a un aparato y al método para usar el mismo para el tratamiento terapéutico con ultrasonido. Más particularmente, la invención objeto se refiere a un aparato y al método para usar el mismo, para el tratamiento terapéutico con ultrasonido durante el cual el transductor es mantenido sustancialmente estacionario en relación con el área que será tratada.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA El ultrasonido se ha empleado en la medicina por más de 50 años. La aplicación de ultrasonido para el tratamiento médico se introdujo en Alemania a finales de 1930, y en los Estados Unidos a finales de 1940. El sonido con una frecuencia mayor de 20,000 Hz es llamado ultrasonido. Para una fuente de sonido dada, entre más alta sea la frecuencia, menor será la divergencia del haz de sonido que sale. El sonido en frecuencias audibles parece esparcirse en todas las direcciones, mientras que los haces de ultrasonido son colimados, similar a un haz de luz que deja una lámpara. Los haces de ultrasonido a frecuencias mayores de 800 kHz son suficientemente colimados para exponer selectivamente un área objetivo limitada para el tratamiento de terapia física. A frecuencias menores de cerca de 800 kHz la intensidad del haz de ultrasonido es suficientemente baja para quedar fuera de la escala para el tratamiento de terapia física, pero se ha usado a estos niveles de intensidad baja para procedimientos de diagnóstico. La absorción del sonido, y por tanto la atenuación, se incrementa conforme se incrementa la frecuencia. La absorción se presenta en parte debido a la fricción interna en el tejido que necesita ser superada en el paso del sonido. Entre más alta sea la frecuencia, más rápidamente las moléculas serán forzadas a moverse contra esta fricción. Debido a que la absorción se incrementa, menos energía sonora disponible para propagarse a través del tejido. A frecuencias mayores de 20 MHz, la absorción superficial llega a ser lo suficientemente grande que menos del 1% del sonido penetra más allá del primer centímetro. Por lo tanto, para aplicaciones de terapia física, la escala de frecuencia generalmente es considerada limitada a frecuencias dentro de la escala de cerca de 800 kHz a cerca de 3.3 MHz. Frecuentemente la escala de 1.0MHz o 3.0 MHz se usa más para la aplicación de terapia física debido a que ofrecen buenas relaciones entre una penetración suficientemente profunda 30 y un adecuado calentamiento a niveles de exposición habituales. Las ondas sonoras se pueden producir como una onda continua o como una onda pulsada. Una onda pulsada es interrumpida en forma intermitente. Las ondas pulsadas son caracterizadas además al especificar la fracción de tiempo de sonido que está presente sobre un periodo de pulsación. Esta fracción es llamada el ciclo de trabajo y se calcula al dividir la duración de inicio de la pulsación por la duración total de terminación de un periodo de pulsación; por ejemplo, la duración de inicio más la duración de terminación. El ciclo de trabajo para las máquinas de terapia, cuando se encuentran en el modo pulsado, varía de cerca de 5% a cerca de 50%. La potencia de un haz de ultrasonido se determina por su intensidad. La intensidad es la velocidad a la cual la energía se suministra por unidad de área. Se expresa en unidades de watts por centímetro cuadrado. Las intensidades empleadas en la terapia física se limitan a la escala de cerca de 0.25 a cerca de 3.00 watts por centímetro cuadrado. Cuando los haces de sonido son pulsados, la intensidad del haz será cero cuando el haz de sonido está apagado y se encuentre en su máximo durante la pulsación. La intensidad promedio temporal de un haz se obtiene al realizar el promedio de la intensidad sobre los periodos de apagado y encendido. La cantidad de calentamiento depende en la intensidad promedio temporal; la intensidad promedio temporal disminuye proporcionalmente a la cantidad de tiempo que el sonido no esta funcionando. De esta manera menos calentamiento se presentará aún cuando la intensidad pico temporal se encuentre sin cambios. Debido a que el haz de ultrasonido no es uniforme, algunas regiones del haz serán más intensas que otras. La medición de la intensidad proporciona una intensidad promedio y se refiere como la intensidad promedio espacial. La Organización Mundial de la Salud limita la intensidad espacial promedio a un máximo de 3 watts por centímetro cuadrado. Las intensidades mayores de 10 watts por centímetro cuadrado se usan para destruir tejidos quirúrgicamente e intensidades (promedio temporal) debajo de 0.21 watts por centímetro cuadrado que se usan para propósitos de diagnóstico. El tratamiento terapéutico con ultrasonido normalmente se realiza usando una técnica de transductor en movimiento con una capa pequeña de gel o loción entre el transductor y el tejido. Este movimiento es para evitar el daño provocado por el haz "zonas calientes" como se conoce en la industria y en general para tratar áreas las cuales normalmente son mayores que el área del transductor. El tratamiento con ultrasonido es una terapia con personal que requiere un médico presente para mover el cabezal de sonido sobre el área de tratamiento. Este movimiento del transductor sobre el gel que cubre el área de tratamiento, provoca que el gel se desplace y por tanto requiera una aplicación con personal del gel. La proporción de velocidad de movimiento del transductor durante el tratamiento varía ampliamente de un médico a otro. Por lo tanto, a veces hay un mal empleo de la máquina de tratamiento por el médico que es causado por un movimiento del transductor muy rápido, al no usar un medio de acoplamiento suficiente, al no mover el transductor, al intentar tratar un área muy grande, al no mantener el transductor el contacto con el paciente y otras fallas. Debido a que los tratamientos deben ser supervisados por un médico, el paciente a veces está limitado a tiempos de tratamiento específicos con repeticiones mayores. Se ha encontrado que a veces puede ser más benéfico para el paciente tenga menos tratamientos cada uno con una duración mayor. La presente invención se refiere a superar uno o más de los problemas hasta ahora vistos, como se expone más adelante.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un aspecto de la invención, un sistema terapéutico de ultrasonido se adapta a una aplicación de transductor sustancialmente estacionario durante el uso. El sistema tiene unos primeros medios para generar una señal digital pulsada a una frecuencia en la escala de más de cerca de 800 kHz a menos de cerca de 3.0 MHz y una intensidad promedio espacial en la escala de cerca de 0.1 watt por centímetro cuadrado a cerca de 3.0 watts por centímetro cuadrado. Un filtro de onda sinoidal se conecta a los primeros medios y se adapta para recibir la señal a partir de los primeros medios y convertirla a una segunda señal. Un elemento de control programable se conecta al filtro de onda sinoidal y se adapta para suministrar dicha segunda señal a una pluralidad de sitios separados en una secuencia preseleccionada, cada uno durante un periodo preseleccionado de tiempo. Un transductor tiene una pluralidad de cristales piezoeléctrícos separados aparte cada uno conectado operativamente al elemento de control programable para recibir secuencialmente la segunda señal y suministrar un haz de sonido pulsado a partir de esto. Se proporcionan medios para mantener el transductor sustancialmente estacionario durante la operación del mismo. En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de tratamiento terapéutico con ultrasonido. Se genera una señal digital pulsada a una frecuencia en la escala de más de cerca de 800 kHz a menos de cerca de 3.0 MHz y una intensidad promedio espacial en la escala de cerca de 0.1 watt por centímetro cuadrado a cerca de 3.0 watt por centímetro cuadrado. La señal es convertida a una señal de onda sinoidal pulsada. La señal de onda sinoidal pulsada se suministra a una primera pluralidad de sitios separados en una secuencia preseleccionada, cada una durante un periodo de tiempo preseleccionado. La señal de onda sinoidal pulsada se recibe en la primera pluralidad de sitios separados y la energía de ultrasonido se suministra hacia fuera de cada uno de los sitios separados mientras se mantiene la primera pluralidad de sitios separados sustancialmente estacionarios en relación con una primer área que es tratada. Se proporcionan medios para mantener el transductor sustancialmente estacionario durante la operación del mismo.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática del aparato de ésta invención; y la figura 2 es una vista esquemática del aparato de la invención que tiene un segundo transductor.

MEJOR MODO PARA REALIZAR LA INVENCION Con referencia a la figura 1, se muestra un sistema 2 terapéutico de ultrasonido. El sistema 2 de ultrasonido tiene un oscilador 4 conectado a un transformador 6 de ganancia variable el cual está conectado a un filtro 8 de onda sinoidal para convertir una señal digital pulsada a una señal de onda sinoidal pulsada. La señal de onda sinoidal pulsada se suministra mediante la línea 10 a un elemento 12 de control programable. El oscilador 4 y el transformador 6 de ganancia variable se adaptan para generar una señal digital pulsada a una frecuencia en la escala de más de cerca de 800 kHz a menos de cerca de 3.0 MHz y una intensidad promedio espacial en la escala de cerca de 0.1 watt por centímetro cuadrado a cerca de 3.0 watt por centímetro cuadrado, preferiblemente cerca de 1.0 watt por centímetro cuadrado. A estos valores, la intensidad del sistema 2 terapéutico de ultrasonido se limita la intensidad a los valores usados para el tratamiento terapéutico.

El elemento 12 de control programable recibe la señal de onda sinoidal pulsada a través de la línea 10 y suministra dicha señal a una pluralidad de sitios separados 13-16 dentro de un transductor 11 , cada sitio 13-16 es ocupado por unos cristales 17-20 piezoeléctricos separados, a través de las respectivas líneas 21-24. Los cristales 17-20 piezoeléctricos reciben la señal de onda sinoidal pulsada en una secuencia preseleccionada, cada una durante un período de tiempo preseleccionado conforme son suministrados a partir del elemento 12 de control. En respuesta al accionamiento pulsado, cada cristal 17-20 piezoeléctrico suministra energía de ultrasonido hacia afuera del transductor 11. Debido a que cada cristal 17-20 piezoeléctrico individual es accionado para suministrar energía de ultrasonido solo durante una fracción del tiempo total de un ciclo completo de operación del transductor 11 y debido a que los cristales 17-20 piezoeléctricos individuales están separados uno de otro, el transductor 11 puede permanecer estacionario en relación con el área que será tratada sin el desarrollo de "zonas calientes" indeseables, como ya se describió. Por esta razón, el transductor 11 puede ser sujetado a un individuo, por ejemplo, a través de correas 26 Velero™, correas 26,27 Velero™, o cualquier otro medio para mantener el transductor 11 estacionario en relación con el área que será tratada con ultrasonido. El oscilador se puede controlar para mantener el ciclo de trabajo de la señal pulsada en la escala de cerca de 5% a cerca de 50%. Preferiblemente el ciclo de trabajo se mantiene en cerca de 20%.

Manteniendo un porcentaje debajo del ciclo de trabajo acoplado con la secuenciación de elementos piezoeléctricos múltiples, se asegura el evitar "zonas calientes" en un transductor inmóvil. Las líneas 21-24 que conectan el transductor 11 al elemento de control preferiblemente son cables coaxiales. El propósito del cable coaxial es maximizar la transmisión de la energía eléctrica y minimizar la distorsión de frecuencia e interferencia con el ambiente externo. Con referencia a la figura 2, otra modalidad de la invención es mostrada, y está tiene una pluralidad de transductores 11, 28, cada uno teniendo una pluralidad de cristales 17-20, 30-33 piezoeléctricos separados.

En esta modalidad cada transductor tiene un grupo separado de cristales piezoeléctricos con cada grupo 17-20, 30-33 de cristal conectado al elemento 12 de control y cada grupo de cristal es independientemente secuenciado en relación con el otro grupo de cristal. Cada uno de los transductores 11 , 28 son operacionales durante el mismo periodo. La figura 2 muestra tal uso en donde un transductor 11, 28 separado se encuentra tratando un lado opuesto respectivo de una rodilla de un paciente. El generador de ultrasonido preferido en esta invención es la pieza No. 0185, disponible de Rich-Mar Corporation, apartado postal 879, Inola, OK 74036, teléfono 918-543-2222. El transductor 11 o 28 también está disponible de un artículo de existencia de Rich-Mar Corporation, como lo es el elemento 12 de control programable. Sin embargo, se destaca que una persona con experiencia en ia técnica, después de leer esta especificación fácilmente puede construir un aparato de esta invención sin emplear acciones de naturaleza inventiva.

Aplicabilidad industrial En el método en donde se usa el aparato de esta invención, se genera una señal digital pulsada a una frecuencia en la escala de más de cerca de 800 kHz a menos de cerca de 3.0 MHz y una intensidad promedio espacial en la escala de cerca de 0.1 watt por centímetro cuadrado a cerca de 3.0 watt por centímetro cuadrado. Esta señal generada entonces se convierte a una señal de onda sinoidal pulsada que se suministra a una primera pluralidad de sitios separados en una secuencia preseleccionada, cada una durante un periodo de tiempo preseleccionado. La señal es recibida secuenáalmente en cada uno de la primera pluralidad de sitios separados y resulta en el suministro de energía de ultrasonido hacia fuera de cada uno de los sitios separados mientras se mantiene la primera pluralidad de sitios separados sustancialmente estacionaria en relación con una primer área que será tratada. La figura 2 muestra otro método que tiene dos transductores 1 ,28 conectados al elemento 12 de control a través de las líneas 21 , 22, 23, 24 y 36, 37, 38, 39, cada transductor 11,28 siendo funcionalmente similar. El segundo transductor 28 tiene una segunda pluralidad de sitios separados operativamente separados y espaciados desde la primera pluralidad de sitios separados y adaptados para suministrar energía de ultrasonido hacia fuera desde ahí, mientras se mantiene la segunda pluralidad de sitios separados sustancialmente estacionaría en relación con una segunda área diferente que será tratada. Esta otra modalidad de la invención es más útil en ei tratamiento de una articulación de un individuo que mantienen un daño en los lados opuestos de la articulación. Otros aspectos, objetivos y ventajas de esta invención se pueden obtener a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y las reivindicaciones anexas.

Claims (4)

12 NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un sistema terapéutico de ultrasonido adaptado para una aplicación de transductor sustancialmente estacionario, que comprende: primeros medios para generar una señal digital pulsada en una frecuencia en la escala de cerca de 800 kHz a menos de cerca de 3.0 Hz y una intensidad promedio espacial en la escala de cerca de 0.1 watt por centímetro cuadrado a cerca de 3.0 watts por centímetro cuadrado; un filtro de onda sinoidal conectado a los primeros medios y adaptado para recibir la señal desde los primeros medios y convertirla a una segunda señal; un elemento de control programable conectado al filtro de onda sinoidal y que se adapta para suministrar la segunda señal a una pluralidad de sitios separados en una secuencia preseleccionada, cada una durante un periodo preseleccionado de tiempo; un transductor que tiene una pluralidad de cristales piezoeléctricos separados aparte, cada uno conectado operativamente al elemento de control programable para recibir secuencialmente la segunda señal y suministrar una energía de ultrasonido pulsada hacia fuera desde ahí; y medios para mantener el transductor sustancialmente estacionario durante la operación del mismo.

2.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los primeros medios incluyen un oscilador 13 conectado a un transformador de ganancia variable, el oscilador siendo interrumpido de manera controlable para producir una señal que tiene un ciclo de trabajo preseleccionado.

3. - El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el oscilador es controlable para mantener el ciclo de trabajo de la señal pulsada en la escala de cerca de 5 por ciento a cerca de 50 por ciento.

4. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque cada uno de los cristales piezoeléctricos del transductor está conectado al elemento de control programable a través de un cable coaxial respectivo. 5 - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la intensidad promedio espacial del sistema se mantiene de cerca de 1 watt por centímetro cuadrado. 6.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque al menos 4 cristales piezoeléctricos pueden ser accionados cada uno sólo un periodo de tiempo preseleccionado durante un ciclo de secuenciación del elemento de control programable. 7. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque existe una pluralidad de grupos de cristales piezoeléctricos con cada grupo piezoeléctrico comprendiendo en la pluralidad de cristales piezoeléctricos separados. 8. - El sistema de conformidad con la reivindicación 7, 14 caracterizado además porque cada grupo de cristal piezoeléctrico es controlado en forma independiente y separada en relación con los otros grupos de cristales piezoeléctricos del sistema. 9 - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye medios para mantener el transductor sustancialmente estacionario en relación con un sitio preselecdonado en un usuario. 10. - El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque los medios de sostenimiento son por lo menos una correa Velero™, dicha correa teniendo una longitud suficiente para rodear una porción del cuerpo de un usuario. 11. - El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque los medios de sostenimiento son una pluralidad de correas Velero™. 12.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque incluye una pluralidad de transductores separados teniendo cada uno una pluralidad de cristales piezoeléctricos separados y conectados cada uno en forma operativa al elemento de control programable para recibir en forma secuencial la segunda señal desde ahí. 13.- El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque los cristales piezoeléctricos de uno de los transductores separados son independientemente secuenciados en relación con la secuencia de operación de los cristales piezoeléctricos del otro 15 transductor. 14.- El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque cada uno de los transductores es operacional durante el mismo periodo.