RU2158110C2

RU2158110C2 - Device for crushing concrements

Info

Publication number: RU2158110C2
Application number: RU99101677A
Authority: RU
Inventors: П.А. Беляев; В.Н. Захаров
Original assignee: Захаров Виктор Николаевич
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has focusing reflector unit and cylindrical inductor with radiating cylindrical metal membrane. The reflector unit has pupil, bottom and reflecting surface which parts are formed as parabolic segment surfaces of revolution about the reflector axis. The inductor is connected to power supply source through controllable discharge unit. The reflector unit axis coincides with focal chord of a portion of the reflecting surface on the reflector bottom side. Apices of parabolas forming reflecting surface are coaxial, their chords being parallel in cases of various focal parameters. EFFECT: enhanced effectiveness in crushing concrements in kidneys and ureters. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к литотриптерной технике дистанционного воздействия. The invention relates to medical equipment, in particular to lithotripter technique of remote exposure.

Известно устройство для дробления конкрементов, включающее фокусирующий рефлектор со зрачком, днищем и частью отражающей поверхности, образованной вращением отрезка параболы вокруг фокальной хорды, размещенный внутри рефлектора цилиндрический индуктор с излучающей цилиндрической металлической мембраной с осью, совмещенной с фокальной хордой, и емкостной накопитель энергии, подсоединенный к индуктору через управляемый разрядник [1]. A device for crushing stones, including a focusing reflector with a pupil, a bottom and a part of a reflecting surface formed by the rotation of a parabola segment around the focal chord, a cylindrical inductor with a radiating cylindrical metal membrane with an axis combined with the focal chord, and a capacitive energy storage device connected inside to the inductor through a controlled arrester [1].

Недостатком устройства для дробления конкрементов является использование одного вида фокусирующей поверхности рефлектора, который характеризуется ярко выраженной клиновидной формой терапевтического фокуса, при которой продольные размеры фокуса составляют 40 - 60 мм, а поперечные - 3-4 мм, что приводит к крупнокусковому дроблению крупных камней. The disadvantage of the device for crushing stones is the use of one type of focusing surface of the reflector, which is characterized by a pronounced wedge-shaped form of therapeutic focus, in which the longitudinal dimensions of the focus are 40 - 60 mm, and the transverse dimensions are 3-4 mm, which leads to large-sized crushing of large stones.

Более близким техническим решением к настоящему изобретению является устройство для дробления конкрементов, содержащее фокусирующий рефлектор, включающий зрачок, днище и отражающую поверхность, части которой образованы вращением отрезков парабол вокруг оси рефлектора, и размещенный внутри него цилиндрический индуктор с излучающей цилиндрической металлической мембраной, соединенной через управляемый разрядник с накопителем энергии [2]. A closer technical solution to the present invention is a device for crushing stones, containing a focusing reflector, including a pupil, a bottom and a reflective surface, parts of which are formed by rotating segments of parabolas around the axis of the reflector, and a cylindrical inductor placed inside it with a radiating cylindrical metal membrane connected through a controllable discharger with energy storage [2].

В этом устройстве возможно изменение размеров терапевтического фокуса за счет использования различных по кривизне парабол отражающих частей рефлектора. Однако изменение размеров ("размазывание" фокусного пятна) терапевтического фокуса конструктивно осуществляется вдоль оси рефлектора, что также приводит к клиновидному фокусу и, вследствие этого, значительной вероятности крупнокускового дробления средних и крупных камней. In this device, it is possible to change the size of the therapeutic focus due to the use of reflective parts of the reflector different in curvature of the parabolas. However, the resizing ("smearing" of the focal spot) of the therapeutic focus is constructively carried out along the axis of the reflector, which also leads to a wedge-shaped focus and, as a result, a significant likelihood of large-sized crushing of medium and large stones.

Кроме того, использование однослойной цилиндрической мембраны, излучающей ударно-волновой импульс, приводит к вероятности ее паковки из-за индукционного импульсного перегрева элементов поверхности мембраны. В целом это способствует искажению параметров терапевтического фокуса и значительному снижению ресурса устройства. In addition, the use of a single-layer cylindrical membrane emitting a shock wave impulse leads to the probability of its packing due to induction pulsed overheating of the membrane surface elements. In general, this contributes to the distortion of the parameters of the therapeutic focus and a significant reduction in the resource of the device.

Именно на решение задачи значительного повышения эффективности дробления (приближения к мелкофракционному процессу разрушения) при одновременном снижении вероятности повреждения тканей и повышения ресурса изделия направлено настоящее изобретение. It is to solve the problem of significantly increasing the efficiency of crushing (approaching the fine-grained fracture process) while reducing the likelihood of tissue damage and increasing the product life of the present invention.

Сущность изобретения заключается в выполнении отражающей поверхности рефлектора (от его днища к зрачку) в виде набора тел вращения разнопараметрических парабол вокруг фокальной хорды одной из парабол, причем вершины этих парабол размещены на одной оси. Кроме того, излучающая ударно-волновой импульс мембрана выполнена из нескольких слоев различной толщины и различных металлов. The essence of the invention lies in the implementation of the reflective surface of the reflector (from its bottom to the pupil) in the form of a set of bodies of revolution of different parametric parabolas around the focal chord of one of the parabolas, the vertices of these parabolas being placed on the same axis. In addition, the membrane emitting a shock wave pulse is made of several layers of various thicknesses and various metals.

Технический результат заключается в создании близкого к овалообразному терапевтического фокуса со сниженной отрицательной составляющей ударно-волнового импульса и повышенным ресурсом цилиндрической излучающей мембраны по эксплуатационному изменению ее формы (т.е. уменьшение "паковки" мембраны). The technical result consists in creating an oval-shaped therapeutic focus with a reduced negative component of the shock wave impulse and an increased resource of the cylindrical emitting membrane for operational changes in its shape (ie, a decrease in the “packing” of the membrane).

На фиг. 1 показан общий вид устройства для дробления конкрементов (с разрезом по оси рефлектора);
на фиг. 2 - отражающая поверхность рефлектора в виде трех параболоидов с различными фокальными параметрами;
на фиг. 3 - элемент индуктора с трехслойной излучающей мембраной (осевой разрез).In FIG. 1 shows a General view of the device for crushing stones (with a cut along the axis of the reflector);
in FIG. 2 - reflecting surface of the reflector in the form of three paraboloids with different focal parameters;
in FIG. 3 - inductor element with a three-layer radiating membrane (axial section).

Устройство для дробления конкрементов состоит из фокусирующего рефлектора 1 со зрачком 2, днищем 3 и отражающей поверхностью 4, а также размещенным на оси 5 цилиндрическим индуктором 6 с излучающей цилиндрической металлической мембраной 7. The device for crushing stones consists of a focusing reflector 1 with a pupil 2, a bottom 3 and a reflective surface 4, as well as a cylindrical inductor 6 located on the axis 5 with a radiating cylindrical metal membrane 7.

Внутренняя полость 8 индуктора 6 закрыта торцевой заглушкой 9, а обмотка 10 индуктора 6 соединена через управляемый разрядник 11 с емкостным накопителем 12 энергии, а последний - с блоком 13 питания и управления. С последним также соединен электрод 14 поджига управляемого разрядника 11. К рефлектору 1 со стороны днища 3 подсоединен патрубок 15 подачи и отвода обессоленной и обезгаженной воды, а со стороны зрачка 2 к рефлектору 1 подсоединена эластичная подушка 16 с патрубком 17 отвода воздуха из полости 18 подушки 16. The inner cavity 8 of the inductor 6 is closed by an end cap 9, and the winding 10 of the inductor 6 is connected through a controlled arrester 11 to a capacitive energy storage 12, and the latter is connected to the power and control unit 13. An electrode 14 for igniting a controlled spark gap 11 is also connected to the latter. A nozzle 15 for supplying and discharging desalted and degassed water is connected to the reflector 1 from the bottom 3, and an elastic pillow 16 with a nozzle 17 for venting air from the cavity 18 of the pillow is connected to the reflector 2 to the reflector 1 16.

Отражающая поверхность 4 рефлектора 1 образована (см. фиг. 2) телом вращения нескольких различных, например, трех (частей) отрезков 19, 20 и 21 параболы вокруг фокальной хорды 22 (на фиг. 1 фокальная хорда 22 совмещена с осью 5 рефлектора 1), причем основное тело вращения отрезка 19 параболы расположено со стороны днища 3, а дополнительные отражающие поверхности 4 (в виде тел вращения отрезков 20 и 21) расположены со стороны зрачка 2 рефлектора 1. The reflecting surface 4 of the reflector 1 is formed (see Fig. 2) by the body of rotation of several different, for example, three (parts) segments 19, 20 and 21 of the parabola around the focal chord 22 (in Fig. 1, the focal chord 22 is aligned with the axis 5 of the reflector 1) moreover, the main body of rotation of the segment 19 of the parabola is located on the side of the bottom 3, and additional reflective surfaces 4 (in the form of bodies of revolution of the segments 20 and 21) are located on the side of the pupil 2 of the reflector 1.

Вершины 23, 24 и 25 разнопараметрических парабол (фокальные параметры P₁ > P₂ > P₃) расположены соосно на оси 26 (эта ось 26 перпендикулярна хорде 22), а фокальные хорды 27 и 28 тел вращения отрезков, соответственно 20 и 21, параллельны основной фокальной хорде 22.The vertices 23, 24 and 25 of different parametric parabolas (focal parameters P ₁ > P ₂ > P ₃ ) are aligned with axis 26 (this axis 26 is perpendicular to the chord 22), and the focal chords 27 and 28 of the bodies of rotation of the segments, 20 and 21, respectively, are parallel main focal chord 22.

Цилиндрическая излучающая мембрана 8 (см. фиг. 3) может быть выполнена из нескольких слоев 29, 30 и 31. Например, слой 29 из алюминия, слой 30 из никеля, а слой 31 из меди. Возможно сочетание слоев 29, 30 и 31 не только в ряде Al-Ni-Cu, но и в ряде Cu-Ni-Al-Ni-Cu (начиная от оси 5 к периферии). При этом слой 29 меди в основном обеспечивает высокую плотность индукционного тока, слой 30 алюминия - приемлемую (за счет веса) инерционность мембраны 8 к радиальному микроперемещению, а слой 31 никеля, выполняя каркасные функции, обеспечивает высокую ресурсность (по количеству импульсов) конструкции. Эксплуатационная толщина слоев 29, 30 и 31 составляет, соответственно, 200 - 300 мкм, 10 - 30 мкм и 40-60 мкм. Мембрана 8 обжимает через изоляционную прокладку 32 обмотку 10 индуктора 6. The cylindrical emitting membrane 8 (see Fig. 3) can be made of several layers 29, 30 and 31. For example, layer 29 of aluminum, layer 30 of nickel, and layer 31 of copper. A combination of layers 29, 30 and 31 is possible not only in the Al-Ni-Cu series, but also in the Cu-Ni-Al-Ni-Cu series (starting from axis 5 to the periphery). In this case, the copper layer 29 mainly provides a high density of the induction current, the aluminum layer 30 provides an acceptable (due to weight) inertia of the membrane 8 to radial micromotion, and the nickel layer 31, performing frame functions, provides a high service life (in terms of the number of pulses) of the structure. The operational thickness of the layers 29, 30 and 31 is, respectively, 200 - 300 microns, 10 - 30 microns and 40-60 microns. The membrane 8 compresses through the insulating gasket 32 the winding 10 of the inductor 6.

Работа устройства для дробления конкрементов в литотриптере осуществляется следующим образом. The operation of the device for crushing stones in lithotripter is as follows.

На лежаке литотриптера (не показан) размещается пациент 33 и затем любым из диагностических приемов (посредством рентгеновского или УЗИ наведения) конкремент (не показан) совмещается с терапевтическим фокусом F₁. За счет подачи воды в полость 18 подушки 16 внешняя часть последней прижимается к телу пациента 33 (перед процедурой подушку 16 смазывают УЗИ-гелем для улучшения согласования контакта: тело пациента 33 - поверхность подушки 16). При прижатой к телу пациента 33 подушке 16 после контрольной диагностики совмещения конкремента с терапевтическим фокусом F₁ производят (в соответствии с принятой на данную процедуру дробления медицинской методикой) подачу ударно-волновых импульсов. Регулировку амплитуды импульсов осуществляют за счет изменения уровня зарядного напряжения на блоке 13 питания, а непосредственно подачу запускающих импульсов подают через имитатор с частотой 0,8-1,6 Гц либо посредством запуска синхронизировано с ЭКС (для сложных случаев) пациента 33.A patient 33 is placed on a lithotripter bed (not shown) and then, using any of the diagnostic methods (using X-ray or ultrasound guidance), the calculus (not shown) is combined with the therapeutic focus F ₁ . By supplying water to the cavity 18 of the pillow 16, the outer part of the latter is pressed against the patient’s body 33 (before the procedure, the pillow 16 is lubricated with ultrasound gel to improve contact matching: the patient’s body 33 is the surface of the pillow 16). When pillow 16 is pressed against the patient’s body 33 after the control diagnostics of combining the calculus with the therapeutic focus F ₁ , shock waves are applied (in accordance with the medical procedure adopted for this crushing procedure). The amplitude of the pulses is controlled by changing the level of the charging voltage on the power supply unit 13, and the direct supply of triggering pulses is supplied through a simulator with a frequency of 0.8-1.6 Hz or, by triggering, is synchronized with the patient's EX (for difficult cases) 33.

Область фокусировки при выполнении рефлектора 1 в виде нескольких излучающих поверхностей разнопараметрических парабол из клиновидного (веретенообразного) вида приближается к овалообразному (большая ось овала - вдоль продольной оси 5 рефлектора 1) аналогично, как при электрогидравлических (например, на комплексах типа "УРАТ-П") способах инициирования ударно-волнового импульса. The focusing area when the reflector 1 is made in the form of several radiating surfaces of different parametric parabolas from a wedge-shaped (spindle-shaped) type approaches the oval-shaped (the major axis of the oval is along the longitudinal axis 5 of the reflector 1) in the same way as with electro-hydraulic ones (for example, on complexes like “URAT-P” ) methods for initiating a shock wave pulse.

Например, при смещениях F₁, F₂, F₃ на 0,3 - 0,6 мм область терапевтического фокуса F₁ имеет размеры (8 х 25) мм (8 - поперечный, а 25 - продольный размер на полувысоте распределения).For example, at displacements of F ₁ , F ₂ , F ₃ by 0.3 - 0.6 mm, the area of the therapeutic focus F ₁ has dimensions (8 x 25) mm (8 is transverse and 25 is a longitudinal dimension at half height of the distribution).

Отметим, что при несоосных вершинах 23, 24, 25 происходит также изменение размера терапевтического фокуса F₁ от веретенообразного к овалообразному, но КПД преобразования электрической энергии в ударно-волновую будет несколько меньше.Note that with misaligned peaks 23, 24, 25, there is also a change in the size of the therapeutic focus F ₁ from spindle-shaped to oval-shaped, but the efficiency of converting electric energy into shock-wave will be somewhat less.

При использовании предлагаемого изобретения возможно уменьшение вероятности крупнокускового дробления конкрементов в почке и приближение процесса дробления к эрозионному механизму разрушения. Вследствие снижения перепадов пикового давления в области фокусировки также уменьшается вероятность травматизма тканей. When using the present invention, it is possible to reduce the likelihood of lump crushing of calculi in the kidney and the approach of the crushing process to the erosion mechanism of destruction. Due to the reduction in differences in peak pressure in the focus area, the likelihood of tissue injury is also reduced.

Источники, использованные при составлении описания
1. Патент Германии N 3835318, кл. A 61 B 17/22, 28.06.90.Sources used in compiling the description
1. German patent N 3835318, cl. A 61 B 17/22, 06/28/90.

2. Заявка Германии N 4039408, кл. B 06 B 3/04 (A 61 B 17/22), 27.06.91. 2. German application N 4039408, cl. B 06 B 3/04 (A 61 B 17/22), 06/27/91.

Claims

1. A device for crushing stones, containing a focusing reflector, including a pupil, a bottom and a reflective surface, parts of which are formed by rotating segments of parabolas around the axis of the reflector and a cylindrical inductor with a radiating cylindrical metal membrane placed inside it, connected through a controlled spark gap to an energy storage device, characterized in that the axis of the reflector coincides with the focal chord of the reflecting surface from the side of the bottom of the reflector, the vertices of the parabolas forming the parts of the reflecting the surfaces are coaxial, their focal chords are parallel to each other, and the focal parameters are different.

2. The device according to claim 1, characterized in that the radiating cylindrical metal membrane is made of several layers with different layer thickness and metals.