Устройство для локального разрушающего воздействия на структуру биообъекта

(51) 5 ЕИ БРЕТЕН ТЕН 61 О РАЗ- ТРУКазная мягУстройство длящего воздействия нхарактеризуется темточник последователгих колебаний,поверхности и являческим, средства дляких колебаний на локального разрушаю- а структуру биообъекта , что оно содержит исьностей коротких упру- распределенный по ющийся пьезоэлектрифокусировки пучка тамишени и средства ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГРУШАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТУРУ БИООБЬЕ КТА(57) Использование: устройство предчено для локализованного разрушени Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для разрушения мягких структур, локализованных внутри среды биообъекта, которая препятствует прямому доступу к ним при помощи механических средств,Изобретение исходит из того факта, что мягкие структуры могут быть эффективно разрушены при помощи волн отрицательного давления короткой длительности, создающих эффекты растяжения, разрывающих их,ких структур биообъекта при помощи упругих волн отрицательного давления. Сущность изобретения; устройство содержит распределенный по поверхности пьезоэлектрический источник коротких упругих колебаний, содержащих отрицательные пики, и средства фокусировки колебаний на мишени. Частота колебаний регулируется между 0,3 и 10 МГц, длительность последовательностей волн составляет 1 мкс - 1 мс. Частота следования последовательностей заключена между несколькими Гц и двумя- тремя КГц, 1 з.п, ф-лы, 3 ил,регулировки частоты этих колебаний в пределах от 0,3 до 10 М Гц, средства для регулировки длительности последовательностейему колебаний в определенных пределах, преимущественно эаключенных между 1 мкс и Оф 1 мс, и средства регулировки частоты излу- С) чения последовательностей импульсов (час- ф тоты воздействия) в пределах, (А) преимущественно заключенных от несколь- а ких герц до 2 или 3 КГц. (ЛВ соответствии с предпочтительным видом реализации изобретения, устройство вырабатывает указанные колебания с преобладающими отрицательными пиковыми Од значениями, то есть имеющими большую амплитуду по сравнению с пиковыми положительными значениями,В соответствии с предпочтительным видом реализации изобретения, устройство содержит средства регулировки мощностиимеющих частоту преимущественно от 5 до 10 М Гц для разрушения поверхностных тканей и от 300 КГц до 1 МГц разрушения глубинных тканей, Последовательности волнимеют длительности, например, от 1 мкс до 1 мс и частоту следования, например от нескольких герц до 2 или 3 КГц, эти величиныне являются ограничительными, Наиболее низкими являются такие частоты следова 55 излучения, предусматривающие фокусировку пучка на мишени и наблюдение при помощи эхографических средств отраженногосигнала, и увеличение мощности излучениядо порогового значения, при котором происходит исчезновение отраженного сигналаи/или появляется специфический сигнал,свидетельствующий о достижении порогакавитации, причем окончательной регулировкой мощность устанавливают ниже ука- "0занного порога, преимущественно вблизиот него,Исчезновение отраженного сигнала соответствует появлению феномена кавитации в районе очага, поэтому 15отрегулированная таким образом мощностьбудет наиболее эффективной для разрушения раковых клеток.Другие преимущества и особенностиизобретения будут ясны из последующего 20описания, данного в качестве примера.В известном литотрипторе пьезоэлектрического типа с источником излучения,распределенным по поверхности, для получения преобладания отрицательных ультразвуковых колебаний достаточно,например, изменить направление намоткивозбуждающего трансформатора керамического трансдуктооа мощности таким образом, чтобы возбуждать последовательности 30импульсов, в которых отрицательные полуволны будут преобладающими.На фиг,1 приведена схема устройства;на фиг.2 - вид эхографических импульсов;на фиг,З - форма сформированного импульса отрицательной полярности.На фиг.1 обозначены;1 - мягкая структура; 2 - сфокусированный пучок; 3 - зона эхографической развертки; 4 - приемный аппарат; 5 - двигатель 40эхографической развертки; 6 - трансдуктор;7 - генератор импульсов; 8 - излучатель; 9 -регулятор мощности излучения; 10 - регулятор частоты колебаний; 11 - регулятор частоты воздействия; 12 - регулятор 45длительности последовательности волн; 13- источник последовательности колебаниймощности (воздействий).Форма волны, которая определяетсяформой электрического сигнала возбуждения трансдуктора 6, состоит из колебаний,ния, которые дают наилучший эхографический образ мишени. Длительности последовательностей волн преимущественноопределяются таким образом, чтобы разрушение клеток преимущественно осуществлялось за счет механического воздействия;использование больших длительностей могло бы привести к появлению эффекта гиперотермии.При воздействии осуществляют с помощью регулятора 9 регулировку мощностиизлучения основного трансдуктора 6, в ходекоторой пиковая мощность колебаний излучателя 8 в начале устанавливается на небольшой величине (например, нескольковатт), в то время как длительность последовательностей волн с помощью регулятора12 устанавливается также минимальной, ачастота следования устанавливается максимальной. Отраженный сигнал, возникающий при отражении от мишениотрицательных импульсов, излучаемых припомощи трансдуктора мощности, улавливается при помощи эхографического локализующего устройства тра нсдукторалитотриптора, включающего приемный аппарат 4 и двигатель эхографической развертки и позволяет осуществлятьвизуализацию распределения энергии в фокальном пятне, Затем повышают постепенно мощность излучения до моментаисчезновения от мишени сигнала: тогдаобычно появляется на экране визуализациинебольшое яркое облако, которое указываетна появление в очаге феномена кавитации,Если продолжать увеличивать мощность, то кавитация распространяется между излучающей поверхностью и очагом,который в этом случае не будет облучаться.Затем окончательно регулируют мощность и устанавливают ее немного ниже порога исчезновения отраженного сигнала, азатем регулируют длительность и частотуследования последовательностей вол н.В качестве примера укажем, что пиковая мощность составляет порядка нескольких киловатт, что соответствует пиковымдавлениям порядка 50 - 60 бар,Используемые отрицательные колебания воздействуют главным образом механически, вызывая эффекты растяжения,которые разрывают клетки (подчеркнем, чтомягкие структуры обладают гораздо большей сопротивляемостью к эффектам сжатия, создаваемым положительнымиколебаниями),Практическая реализация регулировкимощности, длительности и частоты следования последовательностей волн, также как иполучение соответствующей полярности ко1804315 1 5 ЖМОО.Е ЕОЙ М 51 ФЮ ЙЕЯАБЕ ОА САОЕМСЕ ОЕ 5 ТЗЙ 5 ЙЕЙАОЕ ОЕЫ ООЙЕЕОЕ 5ТВАЮ О ОНОЕфиЬ,Х 0 ОЮО.АТ 0 ОЕ Р 0155 АМСЕ(ТЗВ 5 РОЛ 10 М 5 О ЕСНООЙАРНЕ лебаний, возбуждаемых трансдуктором осуществлена с помощью блоков, выполнение которых общеизвестно.При этом появление кавитации в фокальной области может быть обнаружено 5 при использовании эхографии типа А и наблюдении деформации отраженного сигнала в функции от мощности излучения. Формула изобретения 10 1, Устройство для локального разрушающего воздействия на структуру биообъекта, содержащее пьезоэлектрические излучающие элементы, равномерно уста новленные на основании с возможностью фокусирования суммарного воздействия в одной точке и подключенные к источнику энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности воздействия при разрушении мягких тканей, устройство содержит эхо графическое локализующее устройство с приемником отраженного сигнала, а источник энергии содержит соединенные между собой генератор импульсов с диапазоном 0,3 - 10 МГц, формирователь пачек импульсов в диапазоне 1 - 21 мс, формирователь частоты воздействия диапазоном 1 - 3 КГц и регулятор амплитуды импульсов, связанный с выходом приемника отраженного сигнала.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что генератор импульсов содержит на выходе инвертирующий трансформатор,1804315 О%О.А МЕ(дАТ 3 РОЮА 0 2 4 оставитель В,Назароваехред М,Моргентал Корректор И,Муска то оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л. Гагарина, 10 аказ 1063 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5