RU2413492C2 - Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof - Google Patents
Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413492C2 RU2413492C2 RU2009102750/14A RU2009102750A RU2413492C2 RU 2413492 C2 RU2413492 C2 RU 2413492C2 RU 2009102750/14 A RU2009102750/14 A RU 2009102750/14A RU 2009102750 A RU2009102750 A RU 2009102750A RU 2413492 C2 RU2413492 C2 RU 2413492C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- patient
- vacuum
- medical
- amplitude
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицинской косметики, а именно к устройству и способу для выполнения неинвазивной липолитической, терапевтической обработки больших объемов биологических тканей, включая лизис подкожной жировой или целлюлитной ткани, а также удаление морщин и омоложение кожи на произвольной части поверхности тела пациента одновременным воздействием ультразвуковых волн и вакуумного массажа.The invention relates to the field of medical cosmetics, in particular to a device and method for performing non-invasive lipolytic, therapeutic treatment of large volumes of biological tissues, including lysis of subcutaneous adipose or cellulite tissue, as well as wrinkle removal and skin rejuvenation on an arbitrary part of the patient’s body surface with simultaneous exposure to ultrasonic waves and vacuum massage.
Ультразвуковая энергия, направленная в кожный слой, запускает биологический отклик, вызывающий синтез новой соединительной ткани в кожном слое путем активации фибробластовых клеток. Неинвазивное использование ультразвука для терапевтической или хирургической обработки внутренних органов и биологических тканей пациента было предложено в многочисленных работах. Для обработки биологических тканей может использоваться фокусированная или нефокусированная ультразвуковая энергия. При использовании нефокусированного ультразвука все ткани, расположенные между ультразвуковым преобразователем и некоторым расстоянием, на котором уровень ультразвуковой энергии становится меньшим порогового уровня биологического эффекта, подвергаются воздействию ультразвуковой энергии. При использовании фокусированного ультразвука в результате концентрации энергии только ткани, расположенные в фокальной области, подвергаются воздействию ультразвука, в то время как другие ткани, расположенные между преобразователем и фокальной областью или за ней, подвергаются воздействию в меньшей степени.Ultrasonic energy directed to the skin layer triggers a biological response that causes the synthesis of new connective tissue in the skin layer by activation of fibroblast cells. Non-invasive use of ultrasound for the therapeutic or surgical treatment of internal organs and biological tissues of a patient has been proposed in numerous works. For processing biological tissues, focused or unfocused ultrasound energy can be used. When using unfocused ultrasound, all tissues located between the ultrasound transducer and some distance at which the level of ultrasonic energy becomes lower than the threshold level of the biological effect are exposed to ultrasonic energy. When using focused ultrasound as a result of energy concentration, only tissues located in the focal region are exposed to ultrasound, while other tissues located between the transducer and the focal region or behind it are less affected.
Системы и методы для выполнения хирургических, терапевтических и косметических медицинских процедур в заданной области тела пациента с помощью фокусированного ультразвука высокой интенсивности HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) хорошо известны в литературе. Системы HIFU используются для эстетической терапии, заключающейся в лизисе жировой ткани, как описано, например, в патентах US 6607498 [1], US 6645162 [2], US 6626854 [3], US 6071239 [4].Systems and methods for performing surgical, therapeutic, and cosmetic medical procedures in a given area of a patient’s body using High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) are well known in the literature. HIFU systems are used for aesthetic therapy consisting in the lysis of adipose tissue, as described, for example, in patents US 6607498 [1], US 6645162 [2], US 6626854 [3], US 6071239 [4].
Другие аналогичные применения, упомянутые в литературе, включают липосакцию, липопластику и липэктомию. Основным недостатком применения HIFU является малый объем обработанной ткани в поперечном направлении. Так, например, при обработке жировой ткани, которая покрывает все части тела слоем средней толщиной 1-5 см, HIFU преобразователь прикладывается к телу пациента снаружи в направлении, перпендикулярном телу. Для выполнения процедуры необходимо многократно перемещать преобразователь с одного места в другое вдоль поверхности тела, что делает процедуру неприемлемо длительной.Other similar uses mentioned in the literature include liposuction, lipoplasty and lipectomy. The main disadvantage of using HIFU is the small amount of processed tissue in the transverse direction. So, for example, when treating adipose tissue, which covers all parts of the body with a layer of an average thickness of 1-5 cm, the HIFU transducer is applied to the patient’s body from the outside in a direction perpendicular to the body. To perform the procedure, it is necessary to repeatedly move the transducer from one place to another along the surface of the body, which makes the procedure unacceptably long.
Различные попытки увеличения размера обработанной области при использовании HIFU систем были сделаны в патенте US 6071239 [5], который раскрывает один пример увеличения обработанной области в результате приложения HIFU одновременно во множестве дискретных фокальных зон, создаваемых одним многоэлементным преобразователем. Другие попытки увеличения размера фокальной зоны и, таким образом, увеличения обработанной области описаны в патентах US 4865042 [6], US 6613004 [7] и US 6419648 [8].Various attempts to increase the size of the treated area using HIFU systems have been made in US Pat. No. 6,071,239 [5], which discloses one example of the increase in the treated area as a result of applying HIFUs simultaneously in a plurality of discrete focal zones created by a single multi-element transducer. Other attempts to increase the size of the focal zone and, thus, increase the treated area are described in patents US 4865042 [6], US 6613004 [7] and US 6419648 [8].
Однако все указанные методы оказываются эффективными только для обработки ограниченных областей тканей, что определяется малым размером фокальной зоны, и неудовлетворительны для практической обработки больших областей подкожной жировой или целлюлитной тканей без повреждения других тканей. Другим недостатком обычной обработки тканей с помощью HIFU является ограниченное число областей тела, пригодных для обработки.However, all these methods are effective only for processing limited areas of tissues, which is determined by the small size of the focal zone, and are unsatisfactory for the practical processing of large areas of subcutaneous fat or cellulite tissue without damaging other tissues. Another disadvantage of conventional HIFU tissue processing is the limited number of areas of the body suitable for processing.
Использование HIFU для обработки жировой ткани ограничивается практически абдоминальной областью из-за малой толщины жира, сложной формы тела и близости костей или жизненно важных органов в других местах тела.The use of HIFU for treating adipose tissue is limited to an almost abdominal area due to the small thickness of fat, the complex shape of the body and the proximity of bones or vital organs in other parts of the body.
Нефокусирующие ультразвуковые системы часто используются для терапевтической обработки тканей при низких уровнях ультразвуковой энергии. Однако увеличение интенсивности ультразвука при обработке внутренних тканей нефокусированным ультразвуком будет приводить к нежелательной обработке или повреждению промежуточных тканей, таких как кожа и периферические мускулы. Методы, основанные на использовании нефокусированного ультразвука, были предложены для удаления жировой ткани. Один из примеров использования нефокусированных ультразвуковых волн для разрушения жировой ткани раскрыт в патенте US 5884631 [9], однако метод в соответствии с этим изобретением требует дополнительной инжекции специального раствора в ткань перед ультразвуковой обработкой.Non-focusing ultrasound systems are often used to treat tissue at low ultrasonic energy levels. However, an increase in ultrasound intensity when treating internal tissues with unfocused ultrasound will result in unwanted processing or damage to intermediate tissues such as skin and peripheral muscles. Methods based on the use of unfocused ultrasound have been proposed to remove adipose tissue. One example of the use of unfocused ultrasonic waves to destroy adipose tissue is disclosed in US Pat. No. 5,884,631 [9], however, the method in accordance with this invention requires additional injection of a special solution into the tissue before ultrasonic treatment.
Использование нефокусированных ультразвуковых волн в виде стоячих волн для обработки тканей описано в патентах US 5664570 [10] и US 5725482 [11]. В соответствии с этими изобретениями множество стоячих ультразвуковых волн возбуждается в ткани, а заданный объем обрабатываемой ткани располагается на общем пересечении осей стоячих волн. Недостатком этого метода является малое количество участков тела, где намеченная для обработки ткань доступна одновременно со всех сторон по окружности. Хотя этот метод основан на использовании нефокусированных ультразвуковых волн, по сути, он является модификацией методов фокусировки, а обработанный объем ткани оказывается малым и фрагментарным, поскольку ограничивается областью пересечения множества узких ультразвуковых пучков.The use of unfocused ultrasonic waves in the form of standing waves for tissue processing is described in patents US 5664570 [10] and US 5725482 [11]. In accordance with these inventions, many standing ultrasonic waves are excited in the tissue, and a predetermined volume of the treated tissue is located at the common intersection of the axes of the standing waves. The disadvantage of this method is the small number of body areas where the tissue intended for processing is accessible simultaneously from all sides around the circumference. Although this method is based on the use of unfocused ultrasonic waves, in fact, it is a modification of focusing methods, and the treated tissue volume is small and fragmented, since it is limited to the intersection area of many narrow ultrasonic beams.
Другим известным примером обработки тканей с помощью ультразвуковых стоячих волн является ускорение заживления ран, описанное в патенте US 6960173 [12], где стоячие волны используются для создания ультразвукового радиационного давления, которое усиливает ток крови к области раны, стимулируя здоровые клетки ткани и обрабатывая рану.Another well-known example of tissue treatment using ultrasonic standing waves is the acceleration of wound healing described in US Pat. No. 6,960,173 [12], where standing waves are used to create ultrasonic radiation pressure that enhances blood flow to the wound area, stimulating healthy tissue cells and treating the wound.
В патенте US 6645162 [13] ультразвуковая эстетическая обработка кожи включает последующее детектирование кавитации, происходящей в фокальной зоне, которая коррелирует со степенью разрушения клеток.In US Pat. No. 6,645,162 [13], ultrasonic aesthetic treatment of the skin involves the subsequent detection of cavitation occurring in the focal zone, which correlates with the degree of cell destruction.
Использование различных полезных систем обратной связи для контроля дозы ультразвуковой энергии, приложенной к коже пациента, раскрыто в патентах US 6113559 [14] и US 6325769 [15]. Эти системы контроля включают измерение температуры на поверхности кожи, измерение электрического сопротивления кожи и детектирование кавитации, поскольку последняя является основным механизмом, приводящим к раздражению кожи. В случае обработки кожи, подобной обработке подкожной жировой ткани в эстетической терапии тела, известные ультразвуковые методы занимают много времени и являются неэффективными.The use of various useful feedback systems to control the dose of ultrasonic energy applied to a patient’s skin is disclosed in US Pat. Nos. 6,113,559 [14] and US 6325769 [15]. These control systems include measuring the temperature on the surface of the skin, measuring the electrical resistance of the skin, and detecting cavitation, since the latter is the main mechanism leading to skin irritation. In the case of skin treatment similar to the treatment of subcutaneous adipose tissue in body aesthetic therapy, known ultrasound methods are time consuming and ineffective.
Таким образом, существует потребность в новых методах и устройствах для обработки больших объемов или поверхностей ткани, как, например, в случае удаления значительных объемов жировой ткани с произвольного участка тела.Thus, there is a need for new methods and devices for treating large volumes or surfaces of tissue, as, for example, in the case of removal of significant volumes of adipose tissue from an arbitrary part of the body.
Также существует потребность в устройствах и методах для обработки кожи и подкожной жировой ткани (целлюлит) с помощью ультразвука, в которых ультразвуковая энергия прикладывается к пациенту более безопасным, эффективным и производительным способом.There is also a need for devices and methods for treating the skin and subcutaneous adipose tissue (cellulite) with ultrasound, in which ultrasound energy is applied to the patient in a safer, more efficient and productive way.
Для комплексной косметической и терапевтической обработки поверхности тела пациента используют также сочетание вакуумного массажа одновременно с другими физиотерапевтическими воздействиями, в частности с воздействием ультразвуковыми колебаниями на область всасывания участка обработки внутри вакуумной медицинской банки (RU 2157170 А61Н 9/00, А61М 1/08, дата публикации 2000-10-10) [16]. Медицинская банка содержит корпус с крышкой на одном конце и фланцем на другом, штуцер для подключения к источнику вакуума и регулятор вакуума.For complex cosmetic and therapeutic treatment of the patient’s body surface, a combination of vacuum massage is also used simultaneously with other physiotherapeutic influences, in particular with the influence of ultrasonic vibrations on the suction area of the treatment area inside a vacuum medical can (RU 2157170 А61Н 9/00, А61М 1/08, publication date 2000-10-10) [16]. The medical jar contains a housing with a lid at one end and a flange at the other, a fitting for connecting to a vacuum source, and a vacuum regulator.
Медицинская банка выполнена монолитной из полимерного материала с переменной твердостью, уменьшающейся по направлению от крышки к фланцу из расчета изгибания фланца по форме поверхности соответствующего участка тела пациента и сохранения рабочего объема банки при подаче вакуума. В одном из вариантов выполнения медицинская банка снабжена излучателем ультразвукового поля, расположенным внутри банки, конструкция которого в описании не упомянута. В известном устройстве ультразвуковой преобразователь в силу конструктивных особенностей может излучать только непрерывные ультразвуковые колебания перпендикулярно поверхности тела пациента.The medical jar is made of a monolithic polymer material with variable hardness, decreasing in the direction from the cover to the flange based on the bending of the flange according to the surface shape of the corresponding portion of the patient’s body and preserving the working volume of the jar when applying vacuum. In one embodiment, the medical can is equipped with an ultrasonic field transducer located inside the can, the design of which is not mentioned in the description. In the known device, an ultrasonic transducer, due to design features, can emit only continuous ultrasonic vibrations perpendicular to the surface of the patient’s body.
Наиболее близким по назначению (обработка поверхностных тканей тела пациента) и выполнению (сочетание вакуумного массажа с одновременным воздействием ультразвуковыми колебаниями в зоне всасывания участка обработки внутри вакуумной камеры (медицинской банки) к заявляемому изобретению является способ комплексной обработки поверхности тела пациента, осуществляемый в устройстве для радиальной по глубине кожной терапии (RU 2296552 С2, 6 А61Н 7/00, А61Н 9/00, дата публикации 2003-12-27 [17]), принимаемый за прототип настоящего изобретения.The closest to the purpose (treatment of the surface tissues of the patient’s body) and execution (combination of vacuum massage with simultaneous exposure to ultrasonic vibrations in the suction zone of the treatment area inside the vacuum chamber (medical jar) to the claimed invention is a method of complex processing of the patient’s body surface, carried out in a device for radial the depth of skin therapy (RU 2296552 C2, 6
Устройство-прототип представляет собой медицинскую банку, предназначенную для вакуумного массажа и имеющую колоколообразный корпус, нижний край которого отогнут наружу и образует закругленные отвороты с гладко отполированной поверхностью. Верхняя часть корпуса соединена с источником всасывания (микронасосом). Внутри корпуса в одном из вариантов исполнения устройства установлен цилиндрический держатель с ультразвуковой головкой. При создании внутри активной камеры вакуума кожа и прилегающие к ней поверхностные ткани на массируемом участке всасываются во внутреннее пространство корпуса, где образуется характерная кольцевая складка кожи. Этот эффект оказывает благоприятное воздействие на кровообращение и усиливает лимфатические процессы в массируемой зоне. Для усиления терапевтического эффекта одновременно с вакуумным массажем осуществляют воздействие на массируемый участок непрерывными (нефокусированными) ультразвуковыми колебаниями малой интенсивности в направлении, перпендикулярном поверхности области всасывания. Нефокусирующая ультразвуковая система используется для усиления терапевтической обработки тканей при низких уровнях ультразвуковой энергии. Для разрушения жировых и целлюлитных тканей требуется увеличение интенсивности ультразвуковых колебаний, что будет приводить к нежелательной обработке или повреждению промежуточных тканей, таких как кожа и периферические мускулы, из-за нагрева и кавитации.The prototype device is a medical jar designed for vacuum massage and having a bell-shaped body, the lower edge of which is bent outward and forms rounded lapels with a smoothly polished surface. The upper part of the housing is connected to a suction source (micropump). Inside the housing, in one embodiment of the device, a cylindrical holder with an ultrasonic head is installed. When creating a vacuum inside the active chamber, the skin and adjacent surface tissues on the massed area are absorbed into the interior of the body, where a characteristic annular skin fold is formed. This effect has a beneficial effect on blood circulation and enhances lymphatic processes in the massaged area. To enhance the therapeutic effect, simultaneously with vacuum massage, the massed area is exposed to continuous (unfocused) ultrasonic vibrations of low intensity in the direction perpendicular to the surface of the suction area. A non-focusing ultrasound system is used to enhance the therapeutic treatment of tissues at low levels of ultrasonic energy. To destroy fatty and cellulite tissues, an increase in the intensity of ultrasonic vibrations is required, which will lead to unwanted processing or damage to intermediate tissues, such as skin and peripheral muscles, due to heating and cavitation.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и безопасности ультразвуковой обработки жировой и целлюлитной поверхностной ткани тела пациента при низких уровнях интенсивности ультразвуковых колебаний за счет достижения нового технического результата - резонансного увеличения акустического давления в пучностях стоячей волны, генерируемой параллельно поверхности тела пациента и воздействующей на область обработки, локализованную вакуумным всасыванием внутри медицинской банки.The objective of the present invention is to increase the efficiency and safety of ultrasonic treatment of adipose and cellulite surface tissue of the patient’s body at low levels of intensity of ultrasonic vibrations due to the achievement of a new technical result - a resonant increase in acoustic pressure in antinodes of a standing wave generated parallel to the surface of the patient’s body and affecting the treatment area, localized by vacuum absorption inside a medical can.
Указанный технический результат достигается тем, что способ комплексной обработки поверхностных тканей пациента, заключающийся в воздействии на обрабатываемую поверхность периодически изменяющимся вакуумным массажем с одновременным воздействием на участок тела пациента, локализованный вакуумным всасыванием внутри медицинской банки, ультразвуковыми колебаниями, генерируемыми ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем, имеющим акустический контакт с областью обработки, согласно изобретению на локализованный участок тела пациента воздействуют ультразвуковыми цилиндрическими стоячими волнами с регулируемой амплитудой и фазой, представляющими собой чередующиеся узлы и пучности акустического давления, в направлении, параллельном поверхности тела пациента, и в зоне акустического контакта ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с боковой поверхностью области обработки, локализованной вакуумным всасыванием, формируют узлы стоячих волн.The specified technical result is achieved by the fact that the method of complex processing of the patient’s surface tissues, which consists in exposing the treated surface to periodically changing vacuum massage with simultaneous exposure to the patient’s body area, localized by vacuum absorption inside the medical can, by ultrasonic vibrations generated by an ultrasonic piezoelectric transducer having acoustic contact with the processing area according to the invention to a localized area of those and the patient is exposed to ultrasonic cylindrical standing waves with adjustable amplitude and phase, which are alternating nodes and antinodes of acoustic pressure, in the direction parallel to the surface of the patient’s body, and in the zone of acoustic contact of the ultrasonic piezoelectric transducer with the side surface of the processing area localized by vacuum absorption, the nodes are formed standing waves.
Устройство для комплексной обработки поверхностных тканей пациента содержит медицинскую банку для вакуумного массажа, корпус которой в верхней своей части соединен с вакуумной системой, и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, закрепленный внутри корпуса медицинской банки и имеющий акустический контакт с поверхностью тела пациента.A device for complex treatment of surface tissues of a patient contains a medical jar for vacuum massage, the casing of which is connected to the vacuum system in its upper part, and an ultrasonic piezoelectric transducer fixed inside the casing of the medical jar and having acoustic contact with the surface of the patient's body.
Согласно изобретению ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит пьезокерамический элемент, выполненный в форме полого цилиндра с электродами на внешней и внутренней поверхностях, поляризованный в радиальном направлении, причем внутренний электрод заземлен, а внешний электрод подключен к электрической схеме возбуждения и контроля амплитуды и фазы ультразвуковых колебаний, на внутреннюю и нижнюю торцевую поверхность пьезокерамического элемента нанесен защитный слой полимерного материала с акустическим импедансом, соответствующим акустическому импедансу биологической ткани, причем защитный слой имеет толщину, равную четверти длины ультразвуковой волны, и на нижней торцевой поверхности закругленные края.According to the invention, the ultrasonic piezoelectric transducer comprises a piezoceramic element made in the form of a hollow cylinder with electrodes on the external and internal surfaces, polarized in the radial direction, the internal electrode being grounded, and the external electrode connected to an electric circuit for exciting and controlling the amplitude and phase of ultrasonic vibrations, to the internal and the lower end surface of the piezoceramic element is applied a protective layer of a polymer material with acoustic impedance, corresponding to the acoustic impedance of biological tissue, the protective layer having a thickness equal to a quarter of the length of the ultrasonic wave, and rounded edges on the lower end surface.
В частном случае выполнения устройства электрическая схема возбуждения и контроля амплитуды и фазы ультразвуковых колебаний содержит генератор сигналов, управляемый напряжением (ГУН), измеритель амплитуды и фазы сигнала и контроллер, причем первый выход ГУН соединен с внешним электродом пьезокерамического элемента и входом измерителя амплитуды и частоты сигнала, выход которого соединен с первым входом контроллера, выход которого соединен с управляющим входом ГУН, а второй выход ГУН соединен со вторым входом контроллера.In the particular case of the device, the electric circuit for exciting and monitoring the amplitude and phase of ultrasonic vibrations comprises a voltage-controlled signal generator (VCO), a signal amplitude and phase meter and a controller, the first VCO output being connected to an external electrode of the piezoceramic element and to the input of the signal amplitude and frequency meter the output of which is connected to the first input of the controller, the output of which is connected to the control input of the VCO, and the second output of the VCO is connected to the second input of the controller.
В других частных вариантах выполнения устройства пьезокерамический элемент имеет внутренний диаметр 10-20 мм - для обработки области лица пациента; 20-40 мм - для обработки поверхности конечностей; 40-60 мм - для обработки абдоминальной области. Защитный четвертьволновой слой выполнен из силикона, полиуретана.In other particular embodiments of the device, the piezoceramic element has an internal diameter of 10-20 mm for treating a region of a patient's face; 20-40 mm - for surface treatment of limbs; 40-60 mm - for the treatment of the abdominal region. The protective quarter-wave layer is made of silicone, polyurethane.
Сущность изобретения поясняется фигурами чертежей.The invention is illustrated by the figures of the drawings.
На фиг.1а приведен схематический чертеж устройства для комплексной косметической обработки поверхностных тканей пациента, поперечное сечение.On figa shows a schematic drawing of a device for complex cosmetic treatment of surface tissues of a patient, cross section.
На фиг.1б приведен схематический чертеж устройства для комплексной косметической обработки поверхностных тканей пациента, вид сверху.On figb shows a schematic drawing of a device for complex cosmetic treatment of surface tissues of a patient, top view.
На фиг.2 приведена электрическая схема возбуждения и контроля амплитуды и фазы ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя.Figure 2 shows the electrical circuit of the excitation and control of the amplitude and phase of the ultrasonic piezoelectric transducer.
На фиг.3 приведено схематическое изображение поля цилиндрических стоячих волн в обрабатываемой поверхностной ткани пациента.Figure 3 shows a schematic representation of the field of cylindrical standing waves in the treated surface tissue of the patient.
На фиг.4 показана компьютерная визуализация поля цилиндрических стоячих волн в обрабатываемой поверхностной ткани пациента, полученная математическим моделированием на резонансной частоте пьезолектрического ультразвукового преобразователя.Figure 4 shows a computer visualization of the field of cylindrical standing waves in the treated surface tissue of the patient, obtained by mathematical modeling at the resonant frequency of the piezoelectric ultrasonic transducer.
На фиг.5 приведена компьютерная визуализация фокусированного ультразвукового поля в области обработки поверхности тела пациента, используемого в известных аналогах настоящего изобретения.Figure 5 shows a computer visualization of the focused ultrasonic field in the field of surface treatment of the patient's body used in known analogues of the present invention.
Операции заявляемого способа комплексной обработки поверхностных тканей пациента состоят в следующем.The operations of the proposed method for the integrated treatment of surface tissues of a patient are as follows.
На поверхность обработки тела пациента воздействуют регулируемым вакуумным разрежением, создаваемым внутри медицинской банки, при котором участок обработки втягивается внутрь ультразвукового преобразователя, который во время вакуумного воздействия генерирует на резонансных частотах ультразвуковые стоячие волны с регулируемой амплитудой и фазой, представляющие собой чередующиеся узлы и пучности акустического давления, в направлении, параллельном поверхности тела, и в зоне акустического контакта ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с боковой поверхностью области обработки, локализованной вакуумным всасыванием, формируют узлы стоячих волн.The patient’s body surface is treated with an adjustable vacuum rarefaction created inside a medical can, in which the treatment area is pulled into the ultrasonic transducer, which during vacuum exposure generates ultrasonic standing waves with adjustable amplitude and phase at resonant frequencies, which are alternating nodes and acoustic pressure antinodes , in a direction parallel to the surface of the body, and in the zone of acoustic contact of the ultrasonic piezoelectric of the transducer with the lateral surface of the treatment area localized by vacuum suction, the nodes of standing waves form.
На частоте 230 кГц для стандартной пьезокерамики и биологической ткани механическая добротность Q составляет порядка 20, таким образом, давление в пучностях стоячей волны возрастает в результате резонанса в 20 раз относительно акустического давления в исходной ультразвуковой волне, излучаемой ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем. В результате резонансного увеличения амплитуды цилиндрических стоячих волн достигается максимальное акустическое давление, которое вызывает нагрев биологической ткани (термолизис) и кавитацию, что приводит к разрушению клеток жировой ткани. Так как в процессе обработки в зоне акустического контакта ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с боковой поверхностью области обработки, локализованной вакуумным всасыванием, сформированы узлы стоячих волн, практически исключаются повреждения кожи, вызванные нагревом в зоне акустического контакта.At a frequency of 230 kHz for standard piezoceramics and biological tissue, the mechanical Q factor is about 20, so the pressure in the antinodes of the standing wave increases as a result of resonance by 20 times relative to the acoustic pressure in the initial ultrasonic wave emitted by the ultrasonic piezoelectric transducer. As a result of the resonant increase in the amplitude of cylindrical standing waves, the maximum acoustic pressure is achieved, which causes the heating of biological tissue (thermolysis) and cavitation, which leads to the destruction of adipose tissue cells. Since during processing in the zone of acoustic contact of the ultrasonic piezoelectric transducer with the lateral surface of the processing region localized by vacuum absorption, nodes of standing waves are formed, skin damage caused by heating in the zone of acoustic contact is virtually eliminated.
Способ комплексной обработки поверхностных тканей пациента реализуется устройством (фиг.1), которое содержит медицинскую банку 1, в верхней части которой имеется отверстие 2 для подключения вакуумной системы, которая содержит вакуумный микронасос 3, соединенный с регулятором давления 4. На нижней части внутренней стенки медицинской банки 1 установлен пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь, содержащий пьезокерамический элемент 5, выполненный в форме полого цилиндра, на внешней и внутренней поверхностях которого нанесены электроды 6 и 7, соответственно. На внутренней и нижней торцовой поверхности пьезокерамического элемента 5 нанесен защитный слой 8, предназначенный для изоляции поверхности кожи пациента от воздействия кавитации и разогрева в зоне акустического контакта боковой поверхности области обработки, локализованной вакуумным всасыванием, с внутренней поверхностью пьезокерамического элемента 5, выполненный из полимерного материала, например силикона, полиуретана или другого разрешенного для медицинского применения материала, имеющего акустический импеданс Z=ρ·Vзв, где ρ - плотность в кг/м3, Vзв - скорость звука в материале, в м/с, равный или близкий акустическому импедансу биологической ткани. Защитный слой 8 на внутренней поверхности пьезокерамического элемента 5 имеет толщину, равную четверти длины ультразвуковой стоячей волны, и закругленные края на нижней торцевой поверхности для обеспечения комфортности контакта медицинской банки 1 с кожей пациента.The method of complex treatment of surface tissues of a patient is implemented by the device (Fig. 1), which contains a medical jar 1, in the upper part of which there is an
Электрическая схема возбуждения и контроля ультразвукового преобразователя (фиг.2) содержит генератор сигналов, управляемый напряжением (ГУН) 9, измеритель амплитуды и фазы сигнала 10 и контроллер 11. Первый выход ГУН 9 соединен с внешним электродом 6 пьезокерамического элемента 5 и входом измерителя амплитуды и фазы сигнала 10, выход которого соединен с первым входом контроллера 11, выход которого соединен с управляющим входом ГУН 9, второй выход которого соединен со вторым входом контроллера 11. Внутренний электрод 7 пьезокерамического элемента 5 заземлен. Устройство может быть изготовлено для обработки любых участков поверхности тела пациента. Пьезокерамический элемент 5 имеет внутренний диаметр 10-20 мм - для обработки области лица пациента; 20-40 мм - для обработки поверхности конечностей; 40-60 мм - для обработки абдоминальной области.The electric circuit for the excitation and control of the ultrasonic transducer (figure 2) contains a voltage-controlled signal generator (VCO) 9, an amplitude and
Медицинскую банку 1 помещают на предварительно покрытый медицинским гелем предполагаемый для обработки участок поверхности кожи пациента. При включении вакуумного микронасоса 3 регулятором давления 4 внутри медицинской банки 1 устанавливают, в зависимости от медицинских показаний, разрежение порядка 730 мм рт.ст. в течение 1-30 с, что вызывает втягивание участка тела пациента внутрь полого цилиндрического пьезокерамического элемента 5 на 1-1,5 см, что соответствует толщине кожи и подкожной жировой прослойки, достаточной для обеспечения акустического контакта внутренней стенки пьезокерамического элемента 5 через четвертьволновой защитный слой 8 с областью обработки.The medical jar 1 is placed on a surface area of the patient’s skin intended for processing that has been previously coated with a medical gel. When the
Непрерывный синусоидальный сигнал с заданной амплитудой и частотой от ГУН 9 подается на внешний (управляющий) электрод 6 пьезкерамического элемента 5, который возбуждается на одной из резонансных частот, предварительно рассчитанной по формуле [1]:A continuous sinusoidal signal with a given amplitude and frequency from the
fi=V/λ=(2i+l)V/2D,fi = V / λ = (2i + l) V / 2D,
где D - диаметр цилиндрического пьезокерамического элемента, i=0,1,2…, V - скорость звука в биологической ткани, λ - длина излучаемой ультразвуковой волны.where D is the diameter of the cylindrical piezoceramic element, i = 0,1,2 ..., V is the speed of sound in biological tissue, λ is the length of the emitted ultrasonic wave.
Так как условием возбуждения стоячих волн в цилиндрическом пьезокерамическом элементе 5 является кратность диаметра цилиндра D нечетному числу полуволн, ультразвуковая цилиндрическая стоячая волна образуется на резонансных частотах, соответствующих нечетным гармоникам. В результате многократного отражения и синфазного сложения ультразвуковых колебаний в биологической ткани, локализованной с помощью вакуума внутри пьезокерамического элемента 5, образуется поле цилиндрических стоячих волн (фиг.3, 4), характеризуемое наличием последовательных узлов 12 и пучностей акустического давления 13. Акустическое давление в пучностях стоячей волны, относительно акустического давления в исходной ультразвуковой волне, резонансно возрастает в результате синфазного сложения прямой и отраженной волн в Q раз, где Q -механическая добротность резонатора, определяемая частотой, затуханием в биологической ткани и коэффициентом отражения на границе раздела пьезокерамика - биологическая ткань.Since the condition for the excitation of standing waves in a cylindrical
От измерителя амплитуды и фазы 10 сигнал поступает на вход контроллера 11. При изменении резонансной частоты ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя в результате изменения свойств обрабатываемой ткани при нагревании или возникновения кавитации комплексный акустический импеданс ультразвукового преобразователя возрастает, а амплитуда и фаза сигнала изменяются. Контроллер 11 определяет изменения амплитуды и фазы и подает управляющий электрический сигнал на ГУН 9, который изменяет частоту возбуждающего сигнала, поддерживая постоянную амплитуду и фазу и обеспечивая эффективную генерацию ультразвуковой стоячей волны с интенсивностью не более 3 Вт/см2, что соответствует разрешенному терапевтическому уровню ультразвукового воздействия в обрабатываемой биологической ткани. При отражении ультразвуковой стоячей волны от жесткой границы раздела пьезокерамика - поверхность тела максимум акустического давления, соответствующий пучности воздействующей стоячей волны, находится на границе раздела сред и вызывает болевые ощущения и тепловое повреждение кожи, что не допустимо. Выполнение защитного слоя 8 из полимерного материала с акустическим импедансом, равным или близким к акустическому импедансу биологической ткани, и заданной толщиной удаляет края зоны акустического контакта участка обработки с внутренней поверхностью пьезокерамического элемента 5 на расстояние, равное четверти длины ультразвуковой стоячей волны, как это показано на фиг.3, 4. При частоте ультразвуковых колебаний 200 кГц это удаление составляет 1,8 мм и равно толщине защитного слоя 8. Таким образом, в зоне акустического контакта кожи с внутренней поверхностью пьезокерамического элемента 5 формируются узлы 13 цилиндрической стоячей волны, что уменьшает до минимума вредные механические и тепловые воздействия ультразвуковых колебаний на кожу пациента в процессе обработки. Безопасность способа обработки обусловлена воздействием поля ультразвуковых стоячих волн на область обработки, локализованную вакуумным всасыванием внутри цилиндрического пьезокерамического элемента 5, что наглядно показано на схеме (фиг.3) и подтверждается компьютерной визуализацией процесса обработки поверхности тела (фиг.4), полученной математическим моделированием процесса формирования поля цилиндрической стоячей волны в заявляемом устройстве на основе реальных заданных физических параметров системы. На фиг.3, 4 изображены узлы 12 и пучности 13 поля цилиндрических стоячих волн, жировая ткань 14, кожа 15, мышца 16, пьезокерамический элемент 5. Как видно из фиг.4, поле цилиндрических стоячих волн распространяется параллельно поверхности тела, а на границе акустического контакта кожи 15 с внутренней поверхностью пьезокерамического элемента 5 сформированы узлы 12 цилиндрических стоячих волн, при этом поле стоячей волны не воздействует на мышцы 16 и полностью локализовано в жировой ткани 14. По сравнению с известными методами обработки, использующими фокусированные ультразвуковые волны (фиг.5), заявляемое изобретение позволяет увеличить объем обработанной ткани в поперечном направлении и исключить воздействие ультразвуковых волн на расположенные вблизи мышцы и органы.From the amplitude and
В конкретном воплощении устройства пьезокерамический элемент 5 изготовлен из сегнетожесткой керамики ПКР-8, международным аналогом которой является пьезокерамика PZT-8. Внутренний диаметр пьезокерамического элемента 5 Dвн=30 м, высота цилиндра h=10 мм, внутренний диаметр Dвн=10 мм и наружный диаметр Dн=35 мм. В соответствии с расчетной формулой [1] при скорости звука в биологической ткани Vзв.=1480 м/с основная резонансная частота fрез.=880 кГц и число полуволн в стоячей волне составляет 17,5.In a specific embodiment of the device, the
Изобретение позволяет повысить эффективность и безопасность ультразвуковой обработки жировой и целлюлитной поверхностной ткани тела пациента без увеличения уровня интенсивности ультразвуковых колебаний сверх допустимого уровня, не более 3 Вт/см2, не требует использования сложных систем фокусировки, контроля интенсивности ультразвуковых колебаний, температуры и кавитации и может быть использовано как в косметических лечебницах, так и в домашних условиях.The invention improves the efficiency and safety of ultrasonic treatment of adipose and cellulite surface tissue of a patient’s body without increasing the level of intensity of ultrasonic vibrations in excess of the permissible level, not more than 3 W / cm 2 , does not require the use of complex focusing systems, control the intensity of ultrasonic vibrations, temperature and cavitation and can be used both in cosmetic hospitals and at home.
Источники информации:Information sources:
1. US 6607498, A61N 7/00, 2002-09-12.1. US 6607498,
2. US 6645162, А61 В 17/22, 2002-06-27.2. US 6645162, A61 B 17/22, 2002-06-27.
3. US 6626854, А61 В 17/22, 2002-06-27.3. US 6626854, A61 B 17/22, 2002-06-27.
4. US 6071239, A61B 17/22, 2000-06-06.4. US 6071239, A61B 17/22, 2000-06-06.
5. US 4865042, G10K 11/34, G10K 11/00, A61B 17/22, 1989-09-12.5. US 4865042,
6. US 6613004, A61B 18/00, A61N 7/02, 2003-09-02.6. US 6613004, A61B 18/00,
7. US 6419648, A61B 18/00, A61B 17/225, A61N 7/02, 2002-07-16.7. US 6419648, A61B 18/00, A61B 17/225,
8. US 5884631, A61N 7/00, 1999-03-23.8. US 5884631,
9. US 5664570, A61B 17/22, A61B 17/225 A61N 7/00, 1997-09-09.9. US 5664570, A61B 17/22, A61B 17/225
10. US 5725482, A61B 17/22, A61B 17/225 A61N 7/00, 1998-03-10.10. US 5725482, A61B 17/22, A61B 17/225
11. US 6960173, A61B 18/00, A61N 7/00, 2002-08-01.11. US 6960173, A61B 18/00,
12. US 6645162, A61N 7/00, 2003-11-11.12. US 6645162,
13. US 6113559, A61N 7/00, 2000-09-05.13. US 6113559,
14. US 6325769, A61N 7/00, 2001-12-04.14. US 6325769,
15. RU 2157170, A61H 9/00, A61M 1/08, 2000-10-10.15. RU 2157170,
16. RU 2296552 C2,6 A61H 7/00, A61H 9/00, 2003-12-27.16. RU 2296552 C2.6
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009102750/14A RU2413492C2 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009102750/14A RU2413492C2 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009102750A RU2009102750A (en) | 2010-08-10 |
| RU2413492C2 true RU2413492C2 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=42698511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009102750/14A RU2413492C2 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2413492C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA021139B1 (en) * | 2012-05-11 | 2015-04-30 | Владимир Валентинович ХОМЧЕНКО | Method for renewal of biologic tissues and device therefor (variants) |
| RU2578088C1 (en) * | 2015-04-09 | 2016-03-20 | Наталья Николаевна Ярцева | Method for facial rejuvenation by resonant acoustic massage |
| RU2748502C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-05-26 | Андрей Николаевич Рыбянец | Method for complex cosmetic treatment of surface tissue of patient and apparatus for implementation thereof |
| EP4374840A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-29 | Kaunas University of Technology | Vacuum therapy apparatus with ultrasonic stimulation |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105983145B (en) * | 2015-03-03 | 2019-02-19 | 王科 | It is a kind of can be carried out while cupping moxa-moxibustion, Medicated Permeation, needle thorn device |
| CN107308556B (en) * | 2017-08-15 | 2023-12-08 | 安隽医疗科技(南京)有限公司 | Wireless ultrasonic therapeutic apparatus |
-
2009
- 2009-01-27 RU RU2009102750/14A patent/RU2413492C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA021139B1 (en) * | 2012-05-11 | 2015-04-30 | Владимир Валентинович ХОМЧЕНКО | Method for renewal of biologic tissues and device therefor (variants) |
| RU2578088C1 (en) * | 2015-04-09 | 2016-03-20 | Наталья Николаевна Ярцева | Method for facial rejuvenation by resonant acoustic massage |
| RU2748502C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-05-26 | Андрей Николаевич Рыбянец | Method for complex cosmetic treatment of surface tissue of patient and apparatus for implementation thereof |
| EP4374840A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-29 | Kaunas University of Technology | Vacuum therapy apparatus with ultrasonic stimulation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009102750A (en) | 2010-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9636516B2 (en) | Methods and devices for tissue treatment using shock waves and electromagnetic field | |
| US10080906B2 (en) | Methods and devices for tissue treatment using mechanical stimulation and electromagnetic field | |
| US8298162B2 (en) | Skin and adipose tissue treatment by nonfocalized opposing side shock waves | |
| US8292835B1 (en) | Non-invasive ultrasonic soft-tissue treatment method | |
| RU2413492C2 (en) | Method of integrated cosmetic processing of patient's superficial tissues and related device for implementation thereof | |
| KR101365946B1 (en) | High intensity focused ultrasound generating device for the deduction of fat tissue | |
| US8162858B2 (en) | Ultrasonic medical treatment device with variable focal zone | |
| JP4164582B2 (en) | Ultrasonic wound treatment device | |
| RU2113237C1 (en) | Device and method for applying cosmetic treatment of human body by removing fat tissue mass | |
| KR20140068016A (en) | Methods and systems for ultrasound treatment | |
| EP2059179A2 (en) | Ultrasonic wound treatment method and apparatus | |
| WO2007093998A1 (en) | Method and apparatus for treatment of adipose tissue | |
| US20090062724A1 (en) | System and apparatus for sonodynamic therapy | |
| CN107708473A (en) | For strengthening the hair care device and method of the absorption of external application thing in hair | |
| WO2011077466A1 (en) | Ultrasound device for treating cellulite and localized adiposity | |
| CA2723791C (en) | Method and system for combined energy therapy profile | |
| US20210236861A1 (en) | Portable ultrasonic stimulator | |
| RU2748502C1 (en) | Method for complex cosmetic treatment of surface tissue of patient and apparatus for implementation thereof | |
| KR101356437B1 (en) | High intensity focused ultrasound generating device for deduction of fat tissue | |
| KR101365976B1 (en) | High intensity focused ultrasound generating device for the deduction of fat tissue | |
| Rybyanets et al. | New combinational method for noninvasive treatments of superficial tissues for body aesthetics applications | |
| KR20210003460A (en) | High intensity focused ultrasonic transducer | |
| Shvetsova et al. | Combinational Radiofrequency Electromagnetic and Ultrasonic Methods for Medical Applications | |
| KR20200077863A (en) | Mobile ultrasonic stimulation apparatus | |
| RU2812121C1 (en) | Method of influencing subcutaneous fat layer to reduce its volume |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120128 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130220 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150128 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170128 |