Устройство для ультразвуковой обработки

(19) 51)5 А 61 В 8/00 ОПИСАК ПАТЕНТ ОБРЕ 2287/1410.8907.93. Бюл. М 21401510.88 1 В бработки сфо овым пучком анав частности которых фокальыть относительно 0 Э 00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 474 (22) 26 (46) 23 (31) 88- (32) 27 (33) Рй (71) Ед (72) Жа (56) За 10/00,и Энтернасьональ (РВ)к Дори (Рй)вка Японии М 58,188,431,982,Изобретение касает кусированным ультразву томических аномали неглубоких структур, дл ное пятно пучка должно малым.В изобретении предлагается производить механически колебания мощного преобразователя в процессе обработки со скоростью и амплитудой колебаний, пригодных для образования эхографической развертки в реальном масштабе времени мишени, преимущественно секторной развертки типа В, в ограниченном определенном угловом секторе возбуждать указанный преобразователь волнами обработки (по меньшей мере во время определенных периодов развертки) и во время по меньшей мере части остатка развертываемого сектора возбуждать его эхографическими импульсами.Таким образом, принимая во внимание относительно малую длительность каждого(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОИ ОБРАБОТКИ(57) Использование: для обработки анатомических аномалий сфокусированным ультразвуковым пучком. Сущность изобретения: устройство дополнительно снабжено узлом для приведения преобразователя в колебательные движения секторной развертки типа В в реальном масштабе времени, узлами автоматического переключения преобразователя с генератора возбуждения на эхографическое устройство в заданной последовательности. 2 з,п. ф-лы. 3 ил. интервала излучения по отношению к периоду колебаний, средняя мощность будетдостаточной для определенных видов обработки,Областью применения изобретения является, главным образом, обработка структур, расположенных всего в нескольких сантиметрах под кожей, например глазных структур или кровеносных сосудов. При таких применениях используют главным образом волны обработки с частотами порядка 5 - 10 МГц, которые образуют необходимые фокальные пятна малого размера. Несмотря на очень сильное поглощение этих волн тканями, необходимая средняя мощность остается порядка 1 кВт по причине малого расстояния распространения и в связи со значительным нагревом тканей,В этом случае мощный преобразователь может иметь относительно малый диаметр, например порядка 70 мм, а его приведение в колебательное движение может быть реа 1829928лизовано при помощи электрического двигателя.На фиг. 1 показано схематически устройство для обработки, соответствующее предпочтительному примеру выполнения изобретения; на фиг. 2 - соответствующие формы волн; на фиг. 3 - преобразователь в сборе,Сферическая чаша 1 (фиг, 1) из пьезоэлектрической керамики может совершать колебания преимущественно вокруг оси. касательной к чаше в ее вершине Я, Угловая амплитуда колебаний составляет, например 30 - 60 О, На чертеже штрихпунктирными линиями указаны границы развертываемого плоского ектора с осью ЯЕ чаши, пунктиром показан сфокусированный пучок с фокусом Еизлучаемый чашей в ее среднем положении.Колебательное движение чаши, как известно, получают при помощи электромотора 2, управляемого от генератора развертки 3 при помощи усилителя 4, Датчик углового положения 5 выдает электрический сигнал различной амплитуды, линейно зависящий от угла О, который составляет ось ЗР с ее средним опорным положением. Такой датчик может содержать, например, постоянный магнит, связанный с осью двигателя и взаимодействующий с датчиком магнитного поля,Сигнал, несущий информацию об угле О, поступает на два операционных усилителя 6 и 7, которые, кроме того, получают два опорных сигнала о двух частных значениях угла О, например 01 и б, Эти опорные сигналы регулируются при помощи соответствующих потенциометров 60 и 70.Выходы усилителей 6 и 7, имеющие состояние "1" при О01 и О 5, соединены с входами мод схемы НЕ-И 8, которая управляет модулятором 9, Выход модулятора 9 подключен к входу управления излучателя 10 через схему ИЛИ 11, на которую также поступают сигналы синхронизации от задающего генератора 12. Излучатель 10 связан с чашей 1.Чаша имеет, например, диаметр 70 мм и состоит из множества изолированных пьезоэлектрических элементов, образующих мозаику,Излучатель 10 может состоять из множества излучателей, каждый из которых возбуждает группу элементов чаши. Принимая во внимание известность этой техники, для ясности изложения полагают, что излучатель 10 генерирует только один сигнал, содержащий одновременно последовательности мощных волн, предназначенных для 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обработки, и эхографические импульсы. Для этих двух видов излучения несущая частота преимущественно одна и та же, например 5 МГц,Чаша служит одновременно излучающим преобразователем для мощных волн и для эхографических импульсов, при этом преобразователь для приема отраженного сигнала образуется за счет отражения эхографических импульсов от мишени.Полученный отражателем отраженный сигнал передается на известное эхографическое устройство 13 при помощи усилителя 14.На фиг. 2 а показан пилообразный сигнал, вырабатываемый генератором развертки 3, Этот сигнал имеет, например, период 1/5 с, при этом частота колебаний чаши составляет 5 Гц.На фиг. 2 в показан сигнал на выходе усилителя 6, который имеет уровень "1" при О01, а на фиг. 2 с показан сигнал на выходе усилителя 7, который равен "1" при 00. На фиг, 2 а показан сигнал на выходе схемы 8, имеющий уровень логической единицы при 01О62, т,е. два раза в течение одного периода. В интервале между этими двумя короткими импульсами схема 11 передает на излучатель 10 импульсы задающего генератора 12, которые имеют, например, высокую частоту 5 М Гц (следовательно, длительность 0,2 мкс) и частоту повторения 10 кГц. Эти величины соответствуют образованию эхографического изображения хорошего качества при частоте развертки 5 Гц. Во время зхографического излучения можно уменьшать мощность излучателя 10, например, уменьшая его напряжение питания.Во время длительности каждого импульса, показанного на фиг,2 б, которая может быть, например, равна 20 мс, излучатель 10 генерирует волны обработки с высокой частотой 5 МГц,Величины углов 01 и Й регулируются таким образом, чтобы мишень была расположена в угле облучения,После начальной установки мишени, осуществляемой путем перемещения в пространстве чаши, совершающей колебательное движение, до тех пор, пока не произойдет совпадение реперной линии на экране эхографического устройства (теоретическое положением его фокуса А) с эхографическим образом зоны обработки, полученным, как это указано, можно приступать к регулировке 01 идля точного визирования мишени в обрабатываемой зоне, В случае перемещения мишени в ходе обработки или же в случае констатации пло 1829928хой фокусировки достаточно подъюстировать положение за счет малого перемещения колеблющейся чаши.На фиг. 3 можно видеть, что колеблющаяся чаша 1 и мотор 2, который приводит ее в колебания, погружены в контактную жидкость, содержащуюся в сосуде 15, передняя поверхность которого снабжена деформирующейся мембраной 150, прозрачной для ультразвукового излучения. Эта мембрана имеет достаточную поверхность для передачи конуса эхографической развертки и приводится в контакт с кожей пациента.В зависимости от глубины залегания опухоли волны обработки могут излучаться в пределах каждого узкого импульса на фиг, 2 д прерывистыми последовательностями, длительность излучения для каждой последовательности может изменяться между несколькими десятками и несколькими сотнями микросекунд, Пиковая мощность излучения, тем большая, чем короче последовательность, можетдостигать нескольких сотен киловатт. Использование повышенных пиковых мощностей и коротких длительностей излучения позволяет избежать термической диффузии энергии, которая снижает точность наводки,В том случае, когда требуется повышенная средняя мощность обработки, можно изменять скорость двигателя в ходе каждого цикла развертки таким образом, чтобы замедлять развертку во время импульсов излучения волн обработки,Вместо секторной развертки можно использовать линейную развертку и для этойцели сообщать преобразователю линейноеколебательное движение,5 Формула изобретения1. Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее ультразвуковой преобразователь в виде автофокусирующей чаши,соединенный с генератором возбуждения и10 с эхографическим устройством, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности лечения, оно дополнительноснабжено узлами для приведения преобразователя в колебательные движения сектор 15 ной развертки типа В в реальном масштабевремени, средствами определения времениразвертки и узлами автоматического переключения преобразователя с генераторавозбуждения на эхографическое устройство20 в заданной последовательности,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щее с я тем, что эхографическое устройствосодержит датчик углового положения, соединенный со средствами переключения, со 25 держащими элементы сравнения выходногосигнала с указанного датчика с двумя опорными сигналами, выходы элементов соединены с входами схемы НЕ-И, выход которойсоединен с модулятором, подключенным к30 входу управления излучателем через схемуИЛИ.3, Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно содержит один ультразвуковой преобразователь, работающий на35 фиксированной частоте.1829928Составитель Ю.Ильиных Редактор О.Стенина Техред М. Моргентал Корректор Т.Вашкови Заказ 2482 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10