NO823215L - Apparat for paatrykning av et hoeyfrekvent elektromagnetisk felt paa levende vev for aa fremme helning av dette - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår et apparat for påtrykning

av et høyfrekvent elektromagnetisk felt på levende vev for å fremme.helning av dette.

Det har vært kjent i mange år . at forbedret' helningsr hastighet kan oppnås ved påtrykning av elektromagnetiske RF-felter på skadet vev. Den terapautiske effekt var antatt

å skyldes at vevet blé oppvarmet av feltet, og tidligere terapi-apparat har vært konstruert for å generere RF-energinivåer for oppvarming av vevet enten på overflaten eller dypt .inne i vevet. Denne oppvarmingsteknikk kalles diatermi. Det' er kjent å pulsere. RF-feltet som genereres av diatermi-apparat. Et spesifikt eksempel på helnings-effekt oppnådd med et diatermi-apparat for pulserende felt er gitt i "A Trial Involving the Use of Pulsed Electro-magnetie Ther.apy on Children Undergoing Orchidopexy"

R.H.C. Bentall and H.B. Eckstein, Zeitscrift fiir Kinder-. chirurgie und Grerizgebiete, p-. 380-398, November 1975.

Hittil har det pulserende elektromagnetiske felt blitt generert med hospital- eller laboratoriebasert utstyr omfattende en.elektrisk signalgenerator som.mater en induksjonsspole montert på et stativ, plassert nær et område på en pasient som skal behandles. Et Slikt apparat er om-fangsrikt, og-har den ulempe at en pasient ikke kan behandles på en intensiv og kontinuerlig basis uten å være

.innlagt på et hospital.

I den senere tid har man funnet ut at den terapi en

. har oppnådd med et. påtrykt RF-felt ikke erkarakterisertbare ved feltets oppvarmingseffekt på vevet. En diskusjon av dette emne er gitt i oppfinnerens artikkel

" Healing by Electromagnetism, Fact or Fiction," New Scientist 22. april, 1976.

Oppfinneren har utferdiget .et transportabelt lav-effekt apparat, egnet til å kobles til en pasient. Et slikt transportabelt<*>apparat er beskrevet i oppfinnerens britiske patentsøknad nr. 2027594.

Dette transportable apparat omfatter en batteridreve-.vet RF-oscillator og en fleksible antenne som legges over et område av vev som akal behandles. Apparatet kan. således kobles til pasienten og holdes gående på en i det vesenetlige . kontinuerlig basis. Det transportable apparatet genererer et elektromagnetisk felt som typisk ligger i frekvensområdet 3-30 Mhz, men den spesielle RF-frekvens er ikke særlig viktig for terapies virkning. R-F-feltet blir pulset på en måte som vil- maksimaltisere den terapeutiske virkning. Feltet er av en styrke som ikke forårsaker noen betydningsfull oppvarming av vevet. Det transportable apparatet opererer ved meget, lavere effektnivå enn det omfangsrike diatermi-apparatet . Det genererer et typisk RF-felt på 100mw/cm 2 målt ved vevets hud, og anvender et fundamentalt forskjellig grunnlag når

det gjelder måten hvorpå et RF-felt kan benyttes til behandling, nemlig at feltet ikke' behøver å varme opp vevet .for å gi forbedret helningshastighet.

En ulempe med det transportable apparatet er at dets antenne stråler elektromagnetisk energi ikke bare forover mot vevet, men også bakover og bort fra pasienten, med det resultat at en betydelig del av den utstrålte energi ikke

går inn i vevet.■ Denne utstrålte effekt kan også forstyrre driften av laboratorie-utstyr og hjemme-elektronikk. Dessuten utgjør .det fleksible isolasjonssubstrat en uønsket vann-<p>g lufttett,barriere over. skaden, og kan under visse omstendigheter motvirke helning.

Ifølge et første aspekt av foreliggende oppfinnelse

er det anordnet et apparat for påtrykning av et høyfrekvent elektromagnetisk felt mot en pasient vev for å fremme helning, omfattende en antenne for å rette feltet mot pasienten, og en elektronisk oscillator . innrettet til å energisere antennen for å sende elektromagnetisk energi som skal fremme helning av vevet', men utenå, forårsake noen betydlig_oppvarming av dette;' hvor antennen har et retningsmønster av en slik konfigurasjon at en betraktlig større del av energien blir strålt forover for behandling av vevet enn bakover, for.å minimalisere stråling av energi fra pasienten.

For å oppnå dette kan antennen omfatte et sendeelement arrangert til å bli energisert av oscillatoren for å stråle ut energien, og en reflektoranordning for å reflektere forover den energi som sendeelement stråler bakover. Reflektoranord-nebngen er fortrinnsvis arrangert slik at den reflekterte-energi adderes konstruktivt til den energi som blir rettet forover. • Antennen kan, i tillegg til eller istedenfor reflektoranordningen, omfatte en absorbsjons-innretning for å absorbere energi som blir rettet bakover. .Antennen kan omfatte et parasitt-element for å modi-.fisere retningsmønsteret for den energi som blir.utstrålt fra sendeelementet.

Sendeelementet omfatter fortrinnsvis, et elektrisk lederarrangement, utformet som en sløyfe rundt ét rom som tillater.passasje av væske for å la det skadede vev"puste". Om ønsket kan rommet omfatte en bandasje. Det elektriske lederarrangementet kan omfatte en sløyfe av koaksialkabel.

Fra et annet aspekt innebærer foreliggende oppfinnelse en forbedring i forhold til oppfinnerens tidligere transportable apparat, hvor antennen er arrangert til å sende et rom-messig jevnt elektromagnetisk felt, i det minste over størsteparten av det området som skal dekkes av antennen når den benyttes på vev under behandlig.

Ifølge dette annet aspekt av oppfinnelsen er det mulig å gi mer forutsigbar og kvantifiserbar behandlig enn det hittil har vært mulig, fordi i det tidligere transportable apparat varierte feltstyken som vevet var utsatt for over antennens dekningsområdet, slik at vevet i forskjellige områder i praksis fikk forskjéllige behandlingsforhold.

Jevnfelt-antennen er fortrinnsvis anordnet som en ark-e.ller bladlignende enhet som former seg etter pasientens kropp'. Antennen kan f.eks..omfatte en fleksible tryktkrets som dessuten holder komonentene for en lavspennings-oscillator med kraftforsyning fra et batteri, i

I begge aspektene av oppfinnelsen kan antennens iboende induktans benyttes som en del av en LC-krets som bestemmer frekvensen av den RF-oscillator som energiserer antennen, på en måte som er .mer detaljert beskrevet i oppfinnerens britiske patentsøknad nr. 2027 594.

For at oppfinnelsen skal kunne forstås bedre

skal den i det følgende forklar.es nærmere gjennom illustrerende eksempler,, med henvisning til tegningene, 'hvor

Fig. 1. er et skjematisk planris.s av en anordning ifølge oppfinnelsen; Fig. 2. er et snitt av anordningen på fig. 1,. tatt langs linjen A' - A; Fig. 3, er.en skjematisk illustrasjon av en annen anordning ifølge oppfinnelsen for å generere, et rom-messig jevnt felt, og Fig. 4. er en skjematisk illustrasjon av en annen anordning ifølge oppfinnelsen for å generere et jevnt felt.-.

Med referanse.ført.til figuerene 1 og 2, omfatter anordningen' en sløyfe av koaksialkabel 1, arrangert i en passende form for å lég.ges over et sår eller lignende område av skadet vev 2. Sløyfen er fleksibel for- å kunne formes etter pasientens hudflate. På en ende har kabelen 1.sin indre leder 3 og sin skjermende mantel-4 forbundet med en RF-oscillåtor hvis hoveddel omfatter en krets 5 som vist skjematisk. Kretsen

5 er montert på ét plast-substrat 6 som krysser kabelsløyfen

og er festet til denne. Støtt.e-substratet 6 holder' også et batteri 7 for kraftforsyning til oscillatoren. ' Kretsen 5 virker sammen med kabelen 1 til å generer RF-pulser med en forutbestemt, repetisjonstakt, RF-frekvensen kan ligge i . området 3 til 30 MHz,.og ér fortrinnsvis på 27,12 MHz da dette er en lovbestemt frevkens for medisinsk bruk.

Den nøyaktige verdi av RF-frekvensen later imidlertid;-ikke til å være kritisk med hensyn til, behandlingens virkning. Sløyfen av koaksialkabel 1 virker som sendeeelement av en antenne, og utstråler pulser av RF-energi.. ' Det naturlige retningsmønster .for transmisjon i en radiell seksjon av koaksialkabel er i det vesentlig jevnt, og RF-energi blir derfor sendt fra kabelen 1 både forover mot vevet og bakover, bort fra pasienten.

Antennen omfatter imidlertid, i tellegg til sendeelementet 1, en reflektor 8 som kan bestå av et fleksibelt metall-nett eller metallfolie", som reflekterer den bakover-rettende RF-energi utstrålt fra kabelen 1. Reflektoren 8

er passert i passende avstand fra koaksialkabelen ved hjelp av et dielektrisk lag eller avstandsstykke 9, slik'at energien som reflekteres frå reflektoren' 8 adderes ^konstruktivt til den forover-rettede energi utstrålt fra kabelen 1, og dermed forbedres energi-tettheten av feltet som mottas av vevet 2,

Antennen kan omfatte et parasitt-element 10 bestående

av en sløyfe utformet av et antall tørn av kobbertråd 11 inne i en mantel 12. Virkningen av paras.ittelementet er å modi^fisere det naturlige retningsmønster av RF-stråling fra kabel-sløyfen 1 .for å redusere utsråling i retninger på tvers av forover-retning, og dermed å anordne én antenne med- hovedsløyfe i forover-retning.

Antennen kan dessuten omfatte RF-absorbedrende materiale

(ikke vist) for selektiv absorbering av side- og bakover-retter RF-utstråling, noe som kan være ønsklig under visse omstendigheter.

En skal legge merke til at kabelsløyfen 1 omgir et åpent

rom 13 som kan ligge over et sår, og som tillater sårt å "puste". Rommet kan omfatte en bandasje (ikke vist).

Det er ønsklig å drive ■ antennen.til å generere RF-energitetthet, målt ved vevet 2, på o mindre enn 100 mw/cm 2,

og fortrinnsvis i størrelsesorden av mikrowatt/cm 2. Dette forårsaker ikke nevneverdig oppvarming av vevet, RF-pulsenes repetisjonstakt er valgt slik at den maksimaliserer .behandlingens virkning, En typisk repetisjonstakt ligger i området 0,1Hz til 100 Hz.

Ved RF^frekvenser virker koaksislkabelen som en induk-

tans mellom sin indre leder 3 og skjermlederen. 4.

Denne- induktans benyttes som en frekvensbestemmende komponent i oscillatorkretsen 5. Dette arrangementet har den fordel at oscillatorkretsen 5 ikke behøver å omfatte noen induktans. Oscillatorkretsen består stort sett av en. LC-krets som mates

av en transistor, hvor L-komponenten defineres av koaksialkabelen, og. hvor oscillatorens øverige komponenter ligger i kretsen 5. Kretsen 5 kan derfor produseres som en mono-

litisk intégrert krets.

I en modifikasjon av den beskrevne anordning kan støtte- substratet 6, som holder kretsen 5 og batteriet 7 kobles fra antennen .og benyttes med en hy antenne over . en annen skade.

Antennen kan omfatte, på sin forside, et selvklebende materiale for å festes til pasientens hud. Det selvklebende materialet kan strekke seg utenfor det området som bestemmes av kabelsløyfen 1.

Det kan forstås at den her beskrevne antenne kan formes etter pasientens hud. Selv om koaksialkabelen vist på

fig. 1. er-utf ormet . som en elliptisk sløyfe, kan den utformes

i andre former for å tilpasses konturene av spesialle kropps.-deler, f.eks. nesen eller kjeven, lemmene eller kroppen.

Et par antenner kan arrangeres i en form lignende et par briller

■for behandling av øynene.

En kan og så'drive mer enn' en antenne fra en felles oscillator. Oscillatoren kan arrangeres til å drive

antennene i en forutbastemt rekkefølge.

I en alternativ utførelse kan lederne i sendeelementet.

og det parasittiske element utformes i en sløyfe på' et fleksibelt tryktkretskort, og reflektoren kan utformes ved

et metallisert lag eller mønster på kortet. Antennen skal fortrinnsvis utføres slik at den gir vevet en i det vesentlig jevn energitetthet, i det minste over størsteparten av det området av antennen som ligger an mot vevet.

De anordninger som er vist.på figurene 3 og 4 illustrerer utførelser som oppnår rommessig jevnt elektromagnetisk RF-felt for behandling av en pasient, hvor feltet er jevnt

i det minste over størsteparten .-av, den rommessige utstrekning av antennen som ligger mot pasienten når deri .er i bruk.

Den følgende forklaring av det rommessige jevne felt kan brukes alene eller sammen med forklaringen i sammenheng med figurene

.1 og 2.

Med referanse til fig. 3: Et fleksibelt tryktkretssub-strat 15 holder en antenne bestående av et metallisk mønster som vist, og som er forbundet med en integerert krets 17 montert på substratet.. Den integrerte.krets. 17 blir forsynt med elektrisk kraft fra et batteri 18, også. montert på substratet. Det må forstås at stretsén 16 og batteriet 18 kan tilsvare kretsen 5 og batteriet 7, på fig. 2. I bruk ligger substratet 15

over det vev som skal behandles,

og er vanligvis festet til pasientens, hud med et klebemiddel, 'ikke vist. Den integrerte krets 17 omfatter komponenter for

en RF-oscillator og tidskontrollkrets, innrettet til å energisére metallmønstéret 16 med RF-pulser.

Som beskrevet med referanse til fig. 2 kan anténnens induktans benyttes som frekvensbestemmende komponent i oscillatorkretsen. RF-energien3 frekvens ligger normalt i området 3 - 30 MHz, og en passende verdi er 27,12 MHz.

en kan se at metallmønstéret 16 dekker et substratområdet, og derfor vil behandle et tilsvarende område av pasientens vev

som ligger under substratet 15. Metalliseringsmønsteret 16

er slik utformet at det sender i vevets retning et.pulserende, elektromagnetisk RF-felt'med i det vesentlige jevn feltstyrken i det minste over størsteparten 15. Den ønskende av substratet felt er ikke mer enn 100 mw/cm 2, og fortrinnsvis i størrelsesorden av mikrowa'tt/cm •2 .■ Denne feltstyrken foråors-aker ingen betydningsfull oppvarming av vevet. Metallis.erings-mønsteret 16 omfatter et- antall linjære lederdeler 16a, i' paralell med hverandre, på.tvers av substratet 15's lengderetning.

RF-pulsenes repetisjonstakt er valgt til. å maksimal-isere virkningen av behandling.

Det fleksible substrat 15 har den fordel at det kan f.eks. pakkes rundt et lem.

Anordningen vist på.fig. 4 iigner den vist på fig. 3, men med lederdelene.16a i substratets lengderetning.

Mange modifikasjoner innenfor.oppfinnelsens omfang vil kunne sees av de tekniske kyndige. F.eks. kan- man i stedet

for en fleksibel tryktkrets utforme antennen, av en slynget leder i ett av mønstrene på fig. 3 eller 4, med et elektrisk isolerende dekke som holder lederen i det slyngede mønster.

Claims (14)

1.. Apparat for påtrykning- av et høyfrekvent eletromag netisk felt mot en pasients vev for å fremme helning, omfattende an antenne for å rette feltet mot pasienten, og en oscillatorkrets arrangert til å energisére antennen for .å utstråle energi til å fremme helning av vevet, men uten å. medføre nevneverdig oppvarming av dette, karakterisert ved at antennen har et retnings-mønster av en slik konfigurasjon at eh vesentlig større del av den utstrålte energi blir rettet forover-for behandling av vevet, enn i den mottsatte.bakover-retning, • for å minimalisere utstråling bort fra-pasienten.

2. Apparat innrettet til å bli båret av en pasient, og for påtrykning av et elektromagnetisk RF-felt mot pasientens vev for å fremme helning av dette, karate ri sert ved at det omfatter en fleksibel antenne som kan formes etter pasienten, et batteri, en oscillatoranordning som blir drevet av batteriet og..arrangert for å energisére antennen til å ' stråle ut elektromagnetisk RF-energi for å fremme helning av vevet uten å forårsake vesentlig oppvarming av dette, hvor antennen har et retningsmønster a-v en slik konfigurasjon at en vesentlig større del av den utstrålte energi blir rettet for-' over' mot vevet enn i motsatt retning, for å minimalisere stråling av energi bort fra pasienten.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert . ved at antennen omfatter at sendeelement arrangert til å bli energisert „ „ - av oscillatorkretsen for a stråle ut energi, og en reflektoranord- ■ ing for'å reflektere forover den energi som av sendeelementet blir sendet bakover.

4. ' Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved .at det omfatter en innretning ■ som holde-r reflektoranordningen i slik avstand fra sendeelementet at den energi som reflekteres fra reflektoranordningen adderes konstruktivt til den energi som forover av sendeelementet.

5. Apparat ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det omfatter en absorbsjonsinnretning for å absorbere energi., som stråles bakover.

6. Apparat ifølge krav-2, ka. raterisert ved at antennen omfatter et parasittelement for å modifisere det • naturlige retningsmønster for energiutstrålning fra sendeelementet.

7. ' Apparat ifølge krav 3, .k a r a t e r i s e. r t ved at sendeelementet omfatter et elektrisk lederarrangement utformet som en sløyfe rundt et rom hvor væske kan komme ut, så det •skadede vev kan "puste".

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte rom omfatter en bandasje.

9. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at sendeelementet.omfatter en sløyfe av koaksialkabel.

10.. Apparat ifølge krav 3, k a r a t e r i s' e r t ved at antennen dekker et gitt området for behandling av et tilsvarende området av vév, og hvor antennen er innrettet til å generere et.felt med jevn feltstyrke over i det minste, størsteparten av det gitte området.

11. Apparat for påtrykning av et høyfrekvent elektromagnetisk felt på en pasients vev for å fremme helning, karåkteri sert ved.at det omfattér an antenne for å legges over en 'pasients vev, hvor antennen dekker et visst området for behandling av et tilsvarende området av pasienten; ■ en ' elektrisk oscillatoranordning innrettet til å energi-, sere antennen for å stråle elektromagnetisk energi for å fremme helning av vevet, men uten' å forårsake noen betydelig oppvarming av dette, og hvor.antennen er arrangert til å generere en .rommessig jevn feltstyrke over'ide minste største-parten av det gitte området..

12. Apparat for å bli båret av en pasient, og for påtrykning av et elektroniskmagnetisk RF-felt på. pasientens vev for å fremme helning av dette, ka raterisert ved at det omfatter en fleksibel antenne som kan formes etter pasienten, hvor antennen dekker et gitt område for behandling. av et tilsvarende område på pasienten; et batteri; en elektrisk oscillatorkrets for å energisére.antenne til å utstråle eletromagnetisk energi for å fremme, helning av vevet men uten å forårsake betydelig oppvarming av dette, hvor antennen ■ er innrettet til å generere et felt med rommessig jevn feltstyrke over i det minste størsteparten av det gitte område.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at antennen omfatter et fleksibelt isolasjons-substrat for å legges over pasientens vev, og et metalliseringsmønster utformet på substratet.

14. Apparat ifølge krav 2 eller 11, karakterisert . ved at antennen presenterer en induktanse til RF-energien som genereres av oscillatorkretsen, • og' hvor induktansen utgjør-en frekvensbestemmende komponent av, oscillatorkretsen.