RU219106U1 - Ультразвуковой волновод-инструмент для обработки костных полостей у экспериментальных белых кроликов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицине, в частности травматологии и ортопедии, гнойной остеологии. Может использоваться для обработки костных полостей у мелких животных (белые кролики) при выполнении экспериментов на костной системе по санации костной полости, сформированной в результате острого или хронического воспалительного процесса. Эффект от ультразвукового волновода-инструмента реализуется за счет того, что он представляет собой цилиндрический элемент большего диаметра толщиной не более 0,05λ, где λ - длина волны в материале волновода-инструмента, со шпилькой крепления, а цилиндрическая часть заканчивается конусным иглообразным участком длиной 0,1λ, с выходным диаметром 0,4 мм. Клиническим эффектом является качественная санация костной полости.

Description

Предлагаемая полезная модель (ультразвуковой волновод-инструмент) относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, гнойной остеологии, и может быть использована как хирургический инструмент для санации костной полости у мелких экспериментальных животных (белые кролики), сформированной в результате острого или хронического воспалительного процесса.

Большинство ультразвуковых аппаратов, используемых в медицинской практике, комплектуются сменными волноводами-инструментами. Как правило, медицинские ультразвуковые аппараты выполняются с магнитострикционными или пьезокерамическими преобразователями энергии, причем, ввиду малых амплитуд механических колебаний преобразователей (до 3-4 мкм), обычно применяются дополнительные усилители механических колебаний, в качестве которых используются стержневые волноводы-концентраторы ультразвука, называемые просто концентраторами или волноводами.

В зависимости от характера обрабатываемой ткани (мягкая, костная, хрящевая) и рода работы с этой тканью (соединение, разделение, обработка) концентраторы выполняются с соответствующими рабочими окончаниями (пилки, ножи, лопатки, долота).

Известны волноводы-инструменты для травматологии [Новиков А.А. Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии: дис. … докт. техн. наук: 05.11.17 / А.А. Новиков. - М., 2008. - 293 с.], которые предназначены для передачи УЗ колебаний непосредственно в зону технологического воздействия при осуществлении процесса лечения. Волноводы-инструменты выполнены в соответствии с резонансным режимом всей акустической системы, а их торцевые части имеют размеры и форму согласно лечебному предназначению. Основной их недостаток - торцевые части при применении неудобны для обработки небольших костных полостей при лечении острых и хронических остеомиелитических процессов.

В зависимости от вида обрабатываемой биологической ткани (мягкая, костная, хрящевая) и рода работы с этой тканью (соединение, разделение, обработка) концентраторы выполняются с соответствующими рабочими окончаниями (пилки, ножи, лопатки, долота), которые принято называть насадками, вне зависимости от того, выполнены ли они как одна монолитная деталь вместе с концентратором или же представляют собой самостоятельные детали, прикрепленные к концентратору.

Также известен ступенчатый цилиндрический волновод-инструмент [Попилов Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов: справочник / Л.Я. Попилов. - Л., «Машиностроение», 1971. - 499 с. (прототип)], взятый в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому. Он представляет собой конструкцию из полуволновых цилиндрического и экспоненциального элементов.

Описанный прототип близкий по технической сущности, но не позволяет достичь поставленной задачи.

Задачей полезной модели является повышение эффективности санации костных полостей при хронических и острых воспалительных процессах у мелких экспериментальных животных, с целью последующего замещения костного дефекта алло- или аутотрансплантатами и незначительной потери костной массы. У мелких экспериментальных животных (белых кроликов) поперечный размер костей составляет не более 15-20 мм, в связи с чем экспериментально сформированная полость не может превышать диаметр 5-10 мм.

Указанный технический результат достигается тем, что ультразвуковой волновод-инструмент для обработки костных полостей у экспериментальных белых кроликов, представляющий собой конструкцию из полуволновой цилиндрической части и полуволновой конической, отличающийся тем, что имеет основание конической части, содержащее дополнительный цилиндрический элемент большего диаметра толщиной 0,05λ, где λ - длина волны в материале волновода-инструмента, со шпилькой крепления, и цилиндрическую часть, которая заканчивается конусным иглообразным участком длиной 0,1λ и выходным диаметром 0,4 мм, служащий для обработки костных полостей у экспериментальных белых кроликов.

Предлагаемый ультразвуковой волновод-инструмент представлен на фигуре «Ультразвуковой волновод-инструмент», состоит из полуволновой конической части 1, полуволновой цилиндрической части 2, которая заканчивается конусным иглообразным участком длиной 0,1λ, где λ - длина волны в материале волновода-инструмента. В основании полуволновой конической части 1 расположен цилиндрический элемент большего диаметра 3 со шпилькой крепления 4, предназначенной для резьбового соединения волновода-инструмента и рабочего торца излучателя ультразвукового аппарата, являющегося источником ультразвуковых волн.

Особенность применения волноводов-инструментов очень малых диаметров в том, что возникает необходимость снижать их коэффициент усиления, поскольку при простых формах он зависит от соотношения входного и выходного диаметров волновода, а рабочие торцы излучателей обычно имеют достаточно большие значения диаметров. Возникающее противоречие в необходимости, с одной стороны, обеспечения акустического контакта между излучателем и волноводом-инструментом, что требует относительно большого диаметра волновода в месте контакта, и необходимости, с другой стороны, небольшой разницы в диаметрах начала и конца волновода-инструмента, приводит к поиску новых конструктивных решений при разработке волноводов-инструментов малых диаметров. Одним из таких решений и является введение дополнительного элемента в виде цилиндрического элемента большего диаметра 3 со шпилькой крепления 4, причем толщина этого элемента составляет 0,05λ, чтобы не оказывать влияния на частотные и резонансные характеристики волновода-инструмента. Аналогичная ситуация возникает и при формировании выходного участка волновода-инструмента, когда возникает необходимость еще большего снижения выходного диаметра до 0,4 мм. Приходится ограничивать его размер величиной 0,1λ с тем, чтобы уменьшить влияние изменения массы на резонансную частоту волновода-инструмента.

При таких размерах волновода-инструмента и диаметре цилиндрической части не более 2 мм, ультразвуковое воздействие может передаваться на стенки костной полости либо через водную среду (физиологический раствор или водный раствор антисептика), либо путем непосредственного контакта волновода с костью. При этом мелкоячеистая структура губчатой костной ткани будет очищаться от детрита, сохраняя неповрежденными костные балки, что обеспечит возможность остеоинтеграции кости с заполняющим полость ауто- или алломатериалом.

Клинические примеры

Клинический пример №1.

Экспериментальное животное (белый кролик породы «Белый великан»), у которого острая костная полость была обработана ультразвуком при помощи предлагаемой полезной модели с использованием ультразвукового аппарата «Ярус». По данным гистологического исследования края костной полости не содержат костного детрита, сгустков крови, мягких тканей. Структура костной ткани не изменена, разрушения костных балок не наблюдается.

Клинический пример №2.

Экспериментальное животное (белый кролик породы «Белый великан»), у которого острая костная полость обработана по традиционной схеме - механическая очистка хирургическими инструментами (распатор, хирургический скальпель). При гистологическом исследовании края костной полости содержат остатки костного детрита, мягких тканей.

Таким образом, предлагаемая полезная модель ультразвукового волновода-инструмента для санации костной полости у экспериментальных белых кроликов позволяет повысить эффективность санации костных полостей при хронических и острых воспалительных процессах у мелких экспериментальных животных.

Claims (1)

1. Ультразвуковой волновод-инструмент для обработки костных полостей у экспериментальных белых кроликов, представляющий собой конструкцию из полуволновой цилиндрической части и полуволновой конической, отличающийся тем, что имеет основание конической части, дополнительно содержит цилиндрический элемент большего диаметра толщиной 0,05λ, где λ - длина волны в материале волновода-инструмента, со шпилькой крепления, предназначенной для резьбового соединения волновода-инструмента и рабочего торца излучателя, и полуволновую цилиндрическую часть, заканчивающуюся конусным иглообразным участком длиной 0,1λ и выходным диаметром 0,4 мм.

Images