RU2178999C2

RU2178999C2 - Cryoprobe end piece

Info

Publication number: RU2178999C2
Application number: RU99115866A
Authority: RU
Inventors: С.Н. Еломенко; В.А. Рудаков; Р.К. Валитов; С.А. Пиюков
Original assignee: Омская государственная медицинская академия
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2002-02-10

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has hollow body manufactured from flexible membranes like fluoroplastic ones shaped as half-cylinders of various radii. The inferior one is perforated with capillary conic holes facing with their narrow ends outside. Metal network is mounted inside the cavity equidistant with respect to the lower membrane. Adducting tube is attached to the network having exit into zone having variable gap size. EFFECT: enhanced effectiveness of cryological treatment. 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться в криохирургии для низкотемпературного воздействия преимущественно на стенку кровеносных сосудов, пораженных опухолевой или паразитарной тканью. The invention relates to medical equipment and can be used in cryosurgery for low-temperature effects mainly on the wall of blood vessels affected by tumor or parasitic tissue.

Известно "Устройство для локального замораживания ткани", содержащее криоаппликатор в виде усеченного конуса, направленный широким основанием к поверхности деструкции для обеспечения примораживания ткани по окружности наконечника и, тем самым, исключения растекания хладагента на здоровые ткани. It is known "Device for local freezing of tissue" containing a cryoapplicator in the form of a truncated cone, directed with a wide base to the surface of the destruction to ensure freezing of the tissue around the circumference of the tip and, thereby, eliminating the spreading of refrigerant on healthy tissue.

Недостатком устройства является примерзание к тканям и то, что естественное оттаивание аппликатора значительно увеличивает время оперативного вмешательства. The disadvantage of this device is freezing to tissues and the fact that the natural thawing of the applicator significantly increases the time of surgery.

Прототипом изобретения служит "Наконечник хирургического инструмента" (а. с. N 2014803, кл. A 61 B 17/36, 1994 г.), содержащий полый корпус с трубками подвода и отвода хладагента и съемным аппликатором, с профилированным (прогнутым внутрь) жестким ложем, которое представляет собой капиллярную структуру, контакт и фиксация с тканью производится посредством вакуумирования полости ложа аппликатора. The prototype of the invention is the "Tip of a surgical instrument" (a.s. N 2014803, class A 61 B 17/36, 1994), containing a hollow body with tubes for supplying and removing refrigerant and a removable applicator with a shaped (bent inward) rigid bed, which is a capillary structure, contact and fixation with tissue is done by evacuating the cavity of the applicator bed.

Недостаток: аппликатор невозможно применить для деструкции патологической ткани, располагающейся на сосудах среднего и крупного калибра, а также из-за плохого теплового контакта самого ложа с источником холода - теплообменником. Disadvantage: the applicator cannot be used for the destruction of pathological tissue located on vessels of medium and large caliber, as well as due to poor thermal contact of the bed itself with a cold source - a heat exchanger.

Задачей изобретения является улучшение криовоздействия на сосуды крупного и среднего калибра без замены наконечников и быстрого перемещения. The objective of the invention is to improve the cryogenic effects on vessels of large and medium caliber without replacing the tips and rapid movement.

Поставленная задача решается тем, что наконечник криозонда, содержащий полый корпус с подводящими и отводящими трубками, образованный двумя криволинейными верхней и нижней, представляющей собой капиллярную структуру оболочками, имеет корпус, выполненный из эластичного материала, например фторопласта, оболочки имеют форму полуцилиндров с разными радиусами кривизны в полости, между которыми эквидистантно верхней оболочке установлена металлическая сетка, на которой закреплена подводящая трубка, выведенная в зону, имеющую переменную высоту зазора между сеткой и нижней оболочкой и коаксиальная отводящей трубке, закрепленной на верхней оболочке, при этом капиллярная структура нижней оболочки образована перфорациями в виде усеченных конусов, отверстия меньшего диаметра которых ориентированы наружу и связаны между собой пароотводящими проточками. The problem is solved in that the cryoprobe tip, containing a hollow body with inlet and outlet tubes, formed by two curvilinear upper and lower shells, which is a capillary structure, has a body made of an elastic material, for example fluoroplastic, the shells are in the form of semicylinders with different radii of curvature in the cavity, between which an equidistant upper shell has a metal mesh on which a supply tube is fixed, which is led out into a zone with a variable a hundred of the gap between the grid and the lower shell and a coaxial outlet tube fixed to the upper shell, while the capillary structure of the lower shell is formed by perforations in the form of truncated cones, the holes of a smaller diameter of which are oriented outward and connected by steam outlet grooves.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид наконечника криозонда, установленного на кровеносном сосуде с частичным разрезом корпуса; на фиг. 2 - фрагмент крепления трубки подвода хладагента с сеткой и перфорация ложа, точками и штриховкой показаны зоны жидкости и пара; на фиг. 3 - поперечный разрез наконечника криозонда со схемой тракта хладагента и переменной высотой зазора, где 1 - корпус, 2 - непроницаемая крышка, 3 - перфорированная оболочка, 4 - сварной шов, 5 - сетка, 6 - патрубок, 7 - манжета, 8 - трубка, 9 - трубка для подвода хладагента, 10, 11 - фланцы, 12 - патрубок, 13 - медицинская "груша", 14 - конические отверстия, 15 - проточки, 16 - кромки, 17 - полость, 18 - жидкостная зона, 19 - паровая зона, 20 - цилиндрические отверстия. The essence of the invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a cryoprobe tip mounted on a blood vessel with a partial section of the body; in FIG. 2 - fragment of fastening of a refrigerant supply pipe with a grid and bed perforation, zones of liquid and vapor are shown by dots and hatching; in FIG. 3 - cross section of the cryoprobe tip with a diagram of the refrigerant path and a variable clearance height, where 1 is the body, 2 is an impermeable cover, 3 is a perforated shell, 4 is a weld, 5 is a mesh, 6 is a pipe, 7 is a cuff, 8 is a tube 9 - pipe for the supply of refrigerant, 10, 11 - flanges, 12 - pipe, 13 - medical "bulb", 14 - tapered holes, 15 - grooves, 16 - edges, 17 - cavity, 18 - liquid zone, 19 - steam zone 20 - cylindrical holes.

Сущность изобретения состоит в том, что жидкий азот максимально приближен к поверхности подвергаемой деструкции ткани, причем пары отработанного газа отводятся по организованному тракту, не воздействуя на окружающие ткани. Хладагент поступает в полость крионаконечника и далее к ткани не только благодаря избыточному давлению в баллоне, но и под действием капиллярных сил, которые появляются при сближении верхней и нижней оболочками до 1-3 мм и действуют тем сильнее, чем меньше размер капилляра. Переменный зазор полости, латунная сетка способствуют максимально равномерному растеканию хладагента от центра к периферии. Далее, по всей нижней поверхности, прилегающей к ткани оболочки, хладагент капиллярными силами втягивается в конические отверстия почти до контакта с тканью, где происходит его испарение. The essence of the invention lies in the fact that liquid nitrogen is as close as possible to the surface of the tissue subjected to destruction, and fumes of exhaust gas are discharged along an organized path without affecting the surrounding tissue. The refrigerant enters the cavity of the cryo-tip and further to the tissue, not only due to excessive pressure in the cylinder, but also under the action of capillary forces, which appear when the upper and lower shells come closer to 1-3 mm and act more strongly, the smaller the size of the capillary. Variable cavity clearance, brass mesh contribute to the most uniform spreading of refrigerant from the center to the periphery. Further, on the entire lower surface adjacent to the shell fabric, the refrigerant is pulled by capillary forces into the conical openings almost until it contacts the fabric, where it evaporates.

Отличительным признаком изобретения является наличие капиллярно-пористой структуры рабочей поверхности крионаконечника, выполненной из эластичного материала, которая имеет капиллярные каналы, направленные по оси, перпендикулярно рабочей поверхности ложа аппликатора. Полость корпуса имеет зазор переменной высоты и разделена сеткой на паровую и жидкостную зоны. Подводящая и отводящая трубки расположены коаксиально, внутренняя трубка диаметром 2-3 мм - для подвода жидкого азота, кольцевая трубка диаметром 8-12 мм - для отвода отработанных паров хладоносителя. A distinctive feature of the invention is the presence of a capillary-porous structure of the working surface of the cryo-tip made of an elastic material that has capillary channels directed along the axis perpendicular to the working surface of the applicator bed. The body cavity has a gap of variable height and is divided by a grid into steam and liquid zones. The inlet and outlet pipes are coaxial, the inner tube with a diameter of 2-3 mm - for supplying liquid nitrogen, the ring tube with a diameter of 8-12 mm - for exhausting spent refrigerant vapors.

Наконечник криозонда представлен в виде корпуса 1, образованного 2-мя криволинейными оболочками, имеющими форму полуцилиндров с разными радиусами кривизны, - верхней, непроницаемой крышкой 2, и нижней, перфорированной 3, соединенных по образующим, например сварным швом 4, либо другим способом (склеены, прошиты и т.д.). The tip of the cryoprobe is presented in the form of a housing 1 formed by 2 curvilinear shells that have the form of half cylinders with different radii of curvature - the upper, impermeable cover 2, and the lower, perforated 3, connected by a generatrix, for example, by a weld seam 4, or in another way , stitched, etc.).

Такое же соединение образовано по торцевым кромкам 16, в результате чего сформирована рабочая полость 17 с переменной высотой зазора, убывающей от центра к периферии. Оболочки имеют различные радиусы кривизны R ложа <R крышки (показаны на фиг. 3), где радиус нижней оболочки, являющейся ложем криозонда, соответствует при наложении ложа на сосуд наружному радиусу кровеносного сосуда, в связи с этим R ложа ≈ R кровеносного сосуда. The same connection is formed along the end edges 16, as a result of which a working cavity 17 is formed with a variable height of the gap decreasing from the center to the periphery. The shells have different radii of curvature R of the bed <R of the lid (shown in Fig. 3), where the radius of the lower shell, which is the bed of the cryoprobe, corresponds to the outer radius of the blood vessel when the bed is placed on the vessel, and therefore the bed R ≈ R of the blood vessel.

Между ложем 3 и крышкой 2 эквидистантно последней в рабочей полости 17 установлена сетка 5 из латуни, нержавеющей стали или сталистой бронзы, с ячейкой 0,5 мм. Сетка делит полость 17 на 2 зоны: жидкостную, заполненную жидким хладагентом, 18 и паровую зону 19. Крышка 2 имеет в центре патрубок 6, на конце которого манжетой 7 закреплена трубка отвода паров хладагента 8 диаметром 8-15 мм. Внутри трубки 8 коаксиально установлена трубка подвода хладагента 9 диаметром 2-3 мм, которая пронизывает сетку 5 и закреплена на ней фланцами 10 и 11. Between the bed 3 and the cover 2 is equidistantly the last in the working cavity 17, a mesh 5 of brass, stainless steel or steel bronze is installed, with a cell of 0.5 mm. The grid divides the cavity 17 into 2 zones: liquid, filled with liquid refrigerant, 18 and the vapor zone 19. The cover 2 has a nozzle 6 in the center, at the end of which a cuff 7 secures a pipe for removing refrigerant vapors 8 with a diameter of 8-15 mm. Inside the tube 8, a refrigerant supply pipe 9 with a diameter of 2-3 mm is coaxially installed, which penetrates the grid 5 and is fixed to it by flanges 10 and 11.

Таким образом, подводящая трубка 9 соединена с жидкостной зоной 18, а отводящая трубка 8 соединена с паровой зоной 19. Thus, the supply pipe 9 is connected to the liquid zone 18, and the discharge pipe 8 is connected to the vapor zone 19.

Крышка 2 снабжена также патрубком 12, к которой присоединена медицинская "груша" 13, от аппарата Рива-рочи. The cover 2 is also equipped with a pipe 12, to which is attached a medical "pear" 13, from the Riva-Rocha apparatus.

Ложе 3 имеет перфорацию в виде капиллярных конических отверстий 14, обращенных большим основанием к рабочей полости, а малым - к поверхности кровеносного сосуда. По периферии ложе перфорировано цилиндрическими отверстиями 20 большего диаметра, чем конические отверстия, для возврата паров отработанного хладагента. Bed 3 has a perforation in the form of capillary conical holes 14, facing a large base to the working cavity, and small - to the surface of a blood vessel. On the periphery of the bed is perforated with cylindrical holes 20 of a larger diameter than the conical holes to return the waste refrigerant vapor.

На поверхности ложа, обращенного к сосуду, выполнены пароотводящие каналы - проточки 15, отводящие пары хладагента к периферии, а затем через отверстия 20, размещенные за границей сетки, к паровой зоне 19. On the surface of the bed facing the vessel, steam-venting channels are made — grooves 15, which discharge refrigerant vapors to the periphery, and then through openings 20 located outside the grid to the vapor zone 19.

Устройство работает следующим образом. Ложе 3 наконечника накладывается на выбранный участок кровеносного сосуда и плотно охватывает его кромками 4 и 16. При этом радиус ложа 3 равен радиусу кровеносного сосуда. Площадь охвата кровеносного сосуда тем больше, чем меньше радиус сосуда. The device operates as follows. The bed 3 of the tip is superimposed on the selected section of the blood vessel and tightly covers it with the edges 4 and 16. The radius of the bed 3 is equal to the radius of the blood vessel. The area of coverage of a blood vessel is greater, the smaller the radius of the vessel.

При подаче хладагента в трубку подачи 9 хладагент поступает в жидкостную зону 18, между сеткой 5 и ложем 3, причем в том месте, где наибольшая высота зазора (h = 1-3 мм в зависимости от размера радиуса сосуда - чем больше радиус сосуда, тем меньше будет максимальная высота зазора). Под действием избыточного давления, действующего на хладагент, а также под влиянием дополнительных капиллярных сил, которые тем больше, чем меньше размер капилляра, равного высоте зазора, жидкость будет втягиваться из зоны с большим зазором в зону с меньшим зазором, т.е. растекаться по периферии. Таким образом, хладагент будет равномерно заполнять всю жидкостную зону 18. Растеканию хладагента будет способствовать и еще один вид капиллярных сил - растекание по сетке, имеющей капиллярную структуру (наподобие действия фитиля из сетки в тепловых трубах). Капиллярные сосуды 14, пронизывающие оболочку ложа 3, создают, в свою очередь, капиллярную структуру, которая "перекачивает" хладагент из рабочей полости за ее пределы, т.е. к участку сосуда, находящемуся в контакте с ложем 3. (Здесь капилляром является сужающийся канал, "втягивающий" хладагент к узкому сечению, где он испаряется). When the refrigerant is fed into the supply pipe 9, the refrigerant enters the liquid zone 18, between the grid 5 and the bed 3, and in the place where the maximum clearance height (h = 1-3 mm depending on the size of the radius of the vessel - the larger the radius of the vessel, the the maximum clearance height will be smaller). Under the influence of excess pressure acting on the refrigerant, as well as under the influence of additional capillary forces, which are greater, the smaller the size of the capillary, equal to the height of the gap, the liquid will be drawn from the zone with a large gap into the zone with a smaller gap, i.e. spread around the periphery. Thus, the refrigerant will uniformly fill the entire liquid zone 18. Another type of capillary force will contribute to the spreading of the refrigerant - spreading along a grid having a capillary structure (similar to the action of a wick from a grid in heat pipes). The capillary vessels 14 penetrating the shell of the bed 3, in turn, create a capillary structure that “pumps” the refrigerant from the working cavity beyond its boundaries, i.e. to the part of the vessel that is in contact with bed 3. (Here, the capillary is a narrowing channel, “drawing” the refrigerant to a narrow section where it evaporates).

В начальной стадии работы происходит захолаживание конструкции наконечника и пары выкипающего хладагента устремляются через пароотводящие каналы и боковые отверстия 20 в паровую зону 19, а затем в отводящую трубку 8. Осушенные поверхности корпуса быстро смачиваются поступающим под действием указанных факторов хладагентом. Этот процесс, по оценке, составляет не больше 10 секунд. В результате захолаживания эластичный корпус 1 наконечника становится жестким (свойство полиэтиленов, резины и фторопластов) и жестко фиксируется на сосуде. At the initial stage of operation, the tip construction is cooled down and the boiling-off refrigerant vapor rushes through the steam exhaust channels and side holes 20 into the steam zone 19, and then into the exhaust pipe 8. The dried surfaces of the housing are quickly wetted by the refrigerant coming in under the influence of the indicated factors. This process is estimated to be no more than 10 seconds. As a result of cooling, the elastic body 1 of the tip becomes rigid (a property of polyethylene, rubber and fluoroplastics) and is rigidly fixed on the vessel.

После проведения криоэкспозиции подачу хладагента прекращают перекрытием трубки 9 и производят нагнетание с помощью "груши" 13 атмосферного воздуха в рабочую полость 17. Поступающий теплый воздух "выпаривает" остатки хладагента, высушивает поверхности и прогревает оболочки корпуса 1, которые вновь становятся эластичными, и наконечник снимается или передвигается по сосуду на новое место в случае обширной зоны требуемой криодеструкции. При этом наконечник можно передвигать как вдоль сосуда, так и поворотом вокруг оси сосуда, что дает возможность подвергнуть криодеструкции весь сосуд по окружности. After cryoexposure, the refrigerant supply is stopped by shutting off the tube 9 and air is injected into the working cavity 17 with the help of a “pear” 13. The incoming warm air “evaporates” the remaining refrigerant, dries the surfaces and warms the shells of the housing 1, which again become elastic, and the tip is removed or moves along the vessel to a new location in the case of an extensive zone of required cryodestruction. In this case, the tip can be moved both along the vessel and by rotation around the axis of the vessel, which makes it possible to cryodestruction the entire vessel around the circumference.

Устройство имеет следующие преимущества:
- применяется при криовоздействии на кровеносные сосуды крупного и среднего калибра;
- фиксируется на сосудах за счет упругости ложа;
- позволяет равномерно захолаживать всю патологическую зону опухолевой или паразитарной ткани, располагающейся на сосуде;
- имеет экономичный расход хладагента;
- коаксиальное размещение магистралей 8 и 9 позволяет распространить принцип изоляции хладагента паровой прослойкой также на сосуд с хладагентом;
- дает возможность точной дозировки экспозиции, обусловленной быстрым началом замораживания (до 10 с) и малым временем последействия;
- имеет малое время съема (через 10-20 с после перекрытия хладагента и 3-4 качков "груши").The device has the following advantages:
- it is used for cryotherapy on blood vessels of large and medium caliber;
- fixed on the vessels due to the elasticity of the bed;
- allows you to evenly cools the entire pathological area of the tumor or parasitic tissue located on the vessel;
- has an economical flow rate of refrigerant;
- coaxial placement of lines 8 and 9 allows you to extend the principle of isolation of the refrigerant vapor layer also on the vessel with the refrigerant;
- enables accurate dosage of exposure due to the rapid onset of freezing (up to 10 s) and short after-effects;
- has a short removal time (10-20 s after the refrigerant is shut off and 3-4 pears are pumped).

Claims

The tip of the cryoprobe containing a hollow body with inlet and outlet tubes, formed by two curvilinear upper and lower, which is a capillary structure, shells, characterized in that the body is made of an elastic material, such as fluoroplastic, the shells are in the form of half cylinders with different radii of curvature in the cavity between which an equidistant upper shell is fitted with a metal mesh on which a supply tube is fixed, which is led out to a zone having a variable height of the gap between the mesh the lower shell and coaxial outlet tube attached to the upper shell, the lower shell capillary structure is formed by perforations in the form of truncated cones, smaller diameter holes which are oriented outwardly of steam-interconnected bores.