Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза - RU2741721C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее раскрытие относится к области технологии лечения высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком, а конкретно относится к устройству экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Технология высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (HIFU) широко используется для лечения доброкачественных и злокачественных опухолей, таких как рак печени, рак молочной железы, рак почек, опухоль кости, миома матки и т.д. За счет использования фокусируемости и проницаемости ультразвука, ультразвук фокусируют на пораженном участке тела человека, и механическую энергию с высокой плотностью энергии в фокальной области преобразуют в тепловую энергию, вызывая коагуляционный некроз (также называемый ультразвуковой термической абляцией) больных тканей; между тем из-за того, что плотность ультразвуковой энергии на пути луча является небольшой, можно гарантировать, что воздействие на нормальные ткани вокруг больных тканей и на пути луча является незначительным или допустимым.

Большинство существующих сфокусированных ультразвуковых преобразователей для экстракорпорального лечения высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком имеют звукоизлучающую поверхность в форме сферического сегмента, а ультразвук, излучаемый существующим сфокусированным ультразвуковым преобразователем, представляет собой бегущую волну. Фокальная область, образованная существующим ультразвуковым преобразователем, имеет форму, похожую на сигару или веретено, ее длина в направлении звуковой оси является относительно большой и обычно превышает 10 мм, и ее размеры по двум другим коротким осям варьируют от 2 мм до 3 мм (на примере ультразвуковой частоты 1 МГц), так что фокальная область имеет относительно большой размер, что влияет на фокусирование энергии и является неблагоприятным для обеспечения безопасности лечения. Кроме того, ультразвук, излучаемый существующим ультразвуковым преобразователем, может рассеиваться или отражаться неоднородными тканями, такими как кости, содержащие воздух органы и тому подобное, вызывая очень нелинейное распространение ультразвука, что, в свою очередь, повреждает ткани на пути луча, вызывает непредсказуемое отклонение и искривление фокальной области, и влияет на размещение фокальной области.

Из-за недостатков существующих ультразвуковых преобразователей их терапевтическое применение ограничено. Например, гиперплазия предстательной железы и рак предстательной железы являются обычными заболеваниями взрослых мужчин, и частота случаев гиперплазии предстательной железы среди мужчин в возрасте от 40 лет до 79 лет в Китае составляет приблизительно 50%, а частота случаев гиперплазии предстательной железы среди мужчин в возрасте свыше 80 лет составляет 80%. Однако предстательная железа расположена в полости таза, и вокруг предстательной железы имеется множество неоднородных тканей, таких как кости, содержащие воздух органы и тому подобное, так что ультразвук, излучаемый снаружи тела, вряд ли можно точно сфокусировать на предстательной железе через неоднородные ткани. Вследствие этого, для существующего лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний предстательной железы ультразвуковой преобразователь нужно вводить в организм через уретру или прямую кишку, что вызывает у пациентов дискомфорт и легко вызывает повреждение уретры или прямой кишки, и из-за этого ультразвуковой преобразователь имеет ограниченный размер, низкую энергию и затруднение перемещения, и плохой результат, эффективность и целостность лечения. Между тем из-за того, что существующая фокальная область ультразвука является сигарообразной, трудно точно ограничить фокальную область нужным положением, и когда одна часть фокальной области расположена на больной ткани, очень вероятно, что другая часть фокальной области выходит за пределы больной ткани и расположена на нормальной ткани и может вызывать повреждение нормальной ткани, снижая безопасность лечения.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

В настоящем раскрытии по меньшей мере частично решены проблемы слабого результата лечения, эффективности и безопасности существующего устройства лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний предстательной железы и представлено устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза, которое имеет высокую эффективность лечения, хороший результат и хорошую безопасность.

В качестве технического решения, принятого для решения технической задачи настоящего раскрытия, представлено устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза, которое содержит ультразвуковой преобразователь и процедурный стол, причем ультразвуковой преобразователь содержит звукоизлучающую поверхность и блок генерирования звука, который выполнен с возможностью генерирования ультразвуковой волны; звукоизлучающая поверхность представляет собой сферическую поверхность, имеющую первый срез, второй срез и третий срез, сфера, соответствующая сферической поверхности, имеет диаметр в диапазоне от 400 мм до 800 мм, одна большая окружность сферы представляет собой главную большую окружность, первый срез и второй срез, соответственно, расположены на двух пересечениях сферической поверхности и диаметра, перпендикулярного главной большой окружности, а третий срез соединяет первый срез со вторым срезом; в пределах расстояний от 100 мм до 200 мм от главной большой окружности, соответственно, по обе стороны от главной большой окружности поперечное сечение звукоизлучающей поверхности, параллельное главной большой окружности, имеет форму дуги, отверстие дуги соответствует третьему срезу, а соответствующий дуге центральный угол составляет более 180 градусов и менее 300 градусов; и звукоизлучающая поверхность способна отражать ультразвук, а ультразвуковая волна, генерируемая блоком генерирования звука, сфокусирована на центр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности.

Процедурный стол выполнен с возможностью укладывания тела человека в положении для литотомии, а когда тело человека находится на процедурном столе в положении для литотомии, полость таза тела человека помещают в центре сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности, причем две ноги тела человека, соответственно, выходят из звукоизлучающей поверхности через первый срез и второй срез, а верхняя часть тела человека выходит из звукоизлучающей поверхности через третий срез.

Необязательно, край первого среза и край второго среза расположены в первой плоскости и второй плоскости, соответственно.

Необязательно, первая плоскость и вторая плоскость - обе параллельны главной большой окружности.

Необязательно, расстояние между первой плоскостью и второй плоскостью находится в диапазоне от 200 мм до 400 мм.

Необязательно, расстояние между первой плоскостью и главной большой окружностью равно расстоянию между второй плоскостью и главной большой окружностью.

Необязательно, диаметр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности, находится в диапазоне от 420 мм до 600 мм; и

в пределах расстояний от 100 мм до 150 мм от главной большой окружности, соответственно, по обе стороны от главной большой окружности соответствующий дуге центральный угол в поперечном сечении звукоизлучающей поверхности, параллельном главной большой окружности, составляет более 180 градусов и менее 300 градусов.

Необязательно, каждое поперечное сечение звукоизлучающей поверхности, параллельное главной большой окружности, имеет форму дуги, а соответствующий дуге центральный угол составляет более 200 градусов и менее 260 градусов.

Необязательно, отверстие дуги в каждом поперечном сечении звукоизлучающей поверхности, параллельном главной большой окружности, ориентировано в одном и том же направлении, а соответствующий дуге центральный угол - одинаковый.

Необязательно, звукоизлучающая поверхность симметрична относительно главной большой окружности.

Необязательно, когда тело человека находится на процедурном столе в положении для литотомии, ультразвук, излучаемый первой областью звукоизлучающей поверхности, проникает в полость таза через брюшную полость тела человека.

Когда тело человека находится на процедурном столе в положении для литотомии, ультразвук, излучаемый второй областью звукоизлучающей поверхности, проникает в полость таза через область между копчиком и лобковым симфизом тела человека.

Необязательно, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит:

первый ультразвуковой зонд для В-режима, выполненный с возможностью излучения ультразвука для визуализации первой областью звукоизлучающей поверхности в полость таза через брюшную полость тела человека для формирования изображения полости таза; и/или

второй ультразвуковой зонд для В-режима, выполненный с возможностью излучения ультразвука для визуализации второй областью звукоизлучающей поверхности в полость таза через промежность тела человека для формирования изображения полости таза.

Необязательно, процедурный стол и ультразвуковой преобразователь являются отдельными конструкциями; а

устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит блок перемещения, выполненный так, чтобы процедурный стол находился ближе к ультразвуковому преобразователю или дальше от него.

Необязательно, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит:

содержащий среду блок, выполненный с возможностью удерживания передающей звук среды между поверхностью тела человека и звукоизлучающей поверхностью.

Необязательно, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит:

блок привода, выполненный с возможностью приведения ультразвукового преобразователя в движение относительно процедурного стола.

Необязательно, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит:

блок визуализации, выполненный с возможностью формирования изображения полости таза.

Необязательно, ультразвук, генерируемый блоком генерирования звука, имеет частоту в диапазоне от 0,4 МГц до 1,5 МГц.

Необязательно, акустическая мощность ультразвука, генерируемого блоком генерирования звука, находится в диапазоне от 0 Вт до 1200 Вт.

Необязательно, акустическая мощность ультразвука, генерируемого блоком генерирования звука, находится в диапазоне от 0 Вт до 800 Вт.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза оснащено специальным С-образным ультразвуковым преобразователем, а фокальная область ультразвукового преобразователя имеет близкую к сфере форму, небольшой размер и высокую плотность энергии, так что устройство имеет хороший лечебный эффект, высокую эффективность, небольшое воздействие на нормальные ткани и хорошую безопасность; кроме того, неоднородные ткани, такие как кости и тому подобное, оказывают небольшое воздействие на эффект фокусировки ультразвука, генерируемого ультразвуковым преобразователем, а между тем тело человека находится на спине на процедурном столе в конкретном положении таким образом, чтобы полость таза располагалась около фокальной области ультразвукового преобразователя, чтобы обеспечить проникание ультразвука в тело человека с максимальной траекторией луча. Вследствие этого, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза может лечить заболевания органов в полости таза путем внешней фокусировки ультразвуковых волн, так что размер излучающей ультразвук поверхности (то есть звукоизлучающей поверхности) ультразвукового преобразователя может быть больше, и при условии, что ультразвуковая энергия, излучаемая на единицу площади, является одинаковой, площадь акустического окна для проникания ультразвука в тело человека может быть больше, а плотность энергии, получаемой в фокальной области, - выше. В результате, улучшается результат лечения, повышается эффективность лечения, повышается комфорт лечения, повышается удобство работы, снижается вред для тела человека и улучшается безопасность лечения.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза подходит для лечения таких заболеваний органов в полости таза, как рак предстательной железы, гиперплазия предстательной железы, миома матки, аденомиоз, рак шейки матки, рак яичников, рак прямой кишки, рак толстой кишки и тому подобное, и особенно подходит для лечения заболеваний предстательной железы.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлено схематичное структурное изображение ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 2 представлено схематичное структурное изображение звукоизлучающей поверхности в ультразвуковом преобразователе согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 3 представлено схематичное изображение конструкции, в направлении, параллельном главной большой окружности, звукоизлучающей поверхности ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 4 представлено схематичное изображение конструкции, в направлении, перпендикулярном главной большой окружности, звукоизлучающей поверхности ультразвукового преобразователя согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 5 представлено схематичное структурное изображение поперечного сечения звукоизлучающей поверхности, параллельного главной большой окружности, в ультразвуковом преобразователе согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 6 представлен схематичный вид сбоку конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в разделенном состоянии согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 7 представлен схематичный вид сверху конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в разделенном состоянии согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 8 представлен схематичный вид сбоку конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в соединенном состоянии согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 9 представлен схематичный вид сверху конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в соединенном состоянии согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 10 представлен схематичный вид сбоку конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в соединенном состоянии и с телом человека согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 11 представлен схематичный вид сверху конструкции устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза в соединенном состоянии и с телом человека согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 12 представлена фотография кавитированной области, образованной в фокальной точке в свободной области устройством экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 13 представлена фотография некротической области биологических тканей, образованной после проведения ультразвукового облучения печени быка ex vivo устройством экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 14 представлено изображение испытательного устройства для выполнения ультразвукового облучения мышцы быка ex vivo в кости таза с помощью устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления настоящего раскрытия;

на фиг. 15 представлено ультразвуковое изображение в В-режиме мышцы быка ех vivo в кости таза, ультразвуковое облучение которой проведено с помощью устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления настоящего раскрытия; а

на фиг. 16 представлена фотография некротической области биологических тканей, образовавшейся после проведения ультразвукового облучения устройством экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления настоящего раскрытия тканей мышцы быка ex vivo в кости таза.

Ссылочные номера: 1. Ультразвуковой преобразователь; 11. Корпус; 12. Верхняя крышка; 13. Пьезоэлектрический матричный элемент; 14. Торцевая крышка; 2. Процедурный стол; 3. Звукоизлучающая поверхность; 31. Первый срез; 32. Второй срез; 33. Третий срез; 35. Первая область; 36. Вторая область; 41. Первый ультразвуковой зонд для В-режима; 42. Второй ультразвуковой зонд для В-режима; 91. Первая плоскость; 92. Вторая плоскость; 99. Главная большая окружность.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Для того, чтобы специалисты в данной области могли лучше понять технические решения настоящего раскрытия, настоящее раскрытие будет дополнительно подробно описано ниже со ссылкой на сопровождающие фигуры и конкретные варианты исполнения.

Первый вариант осуществления:

Как показано на фиг. 1-16, в настоящем в варианте осуществления представлено устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза оснащено ультразвуковым преобразователем 1 в определенной форме, а когда тело человека находится в положении для литотомии, так что полость таза входит в ультразвуковой преобразователь 1, ультразвук, излучаемый ультразвуковым преобразователем 1, можно сфокусировать в конкретном положении в полости таза тела человека для лечения такого заболевания органа полости таза, как рак предстательной железы, гиперплазия предстательной железы, миома матки, аденомиоз, рак шейки матки, рак яичников, рак прямой кишки, рак толстой кишки и тому подобное, причем устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза особенно подходит для лечения заболеваний предстательной железы.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления содержит ультразвуковой преобразователь 1 и процедурный стол 2.

Ультразвуковой преобразователь 1 содержит звукоизлучающую поверхность 3 и блок генерирования звука, который выполнен с возможностью генерирования ультразвуковой волны; звукоизлучающая поверхность 3 представляет собой сферическую поверхность, имеющую первый срез 31, второй срез 32 и третий срез 33, сфера, соответствующая сферической поверхности, имеет диаметр в диапазоне от 400 мм до 800 мм, одну большую окружность сферы принимают в качестве главной большой окружности 99, первый срез 31 и второй срез 32, соответственно, расположены на двух пересечениях сферической поверхности и диаметра, перпендикулярного главной большой окружности 99, а третий срез 33 соединяет первый срез 31 со вторым срезом 32; в пределах расстояний от 100 мм до 200 мм от главной большой окружности 99, соответственно, по обе стороны от главной большой окружности 99 поперечное сечение звукоизлучающей поверхности 3, параллельное главной большой окружности 99, имеет форму дуги, отверстие дуги соответствует третьему срезу 33, а соответствующий дуге центральный угол составляет более 180 градусов и менее 300 градусов; причем звукоизлучающая поверхность 3 способна отражать ультразвук, а ультразвуковая волна, генерируемая блоком генерирования звука, сфокусирована на центр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности 3.

Процедурный стол 2 выполнен с возможностью укладывания тела человека в положении для литотомии, а когда тело человека находится в положении для литотомии на процедурном столе 2, центр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности 3, расположен в полости таза тела человека, причем две ноги, соответственно, выходят из звукоизлучающей поверхности 3 через первый срез 31 и второй срез 32, а верхняя часть тела выходит из звукоизлучающей поверхности 3 через третий срез 33.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления имеет ультразвуковой преобразователь 1, а ультразвуковой преобразователь 1 имеет блок генерирования звука, который представляет собой устройство, способное генерировать ультразвук. Например, материал блока генерирования звука может включать в себя пьезоэлектрический керамический материал, пьезоэлектрический композитный материал 1-3 типа и тому подобное. Форма, количество, положение и другие параметры блока генерирования звука могут быть разработаны таким образом, чтобы блок генерирования звука мог излучать ультразвук со всех позиций звукоизлучающей поверхности 3, а ультразвук, излучаемый в каждой позиции, распространялся вдоль направления, перпендикулярного звукоизлучающей поверхности 3 в этой позиции, и ультразвук в итоге можно было сфокусировать (в том числе прямо сфокусировать или сфокусировать после отражения) в требуемой позиции.

В варианте осуществления, который показан на фиг. 1, звукоизлучающая поверхность 3 может быть акустически прозрачной поверхностью заданной формы, и блок генерирования звука (например, пьезоэлектрический матричный элемент 13) может быть расположен позади звукоизлучающей поверхности 3; альтернативно, звукоизлучающая поверхность 3 может быть излучающей поверхностью самого блока генерирования звука.

В варианте осуществления блок генерирования звука также может принимать разные формы. Например, блок генерирования звука может представлять собой множество пьезоэлектрических матричных элементов 13 (например, прямоугольные пьезоэлектрические керамические пластины), расположенных в разных позициях звукоизлучающей поверхности 3, то есть множество пьезоэлектрических матричных элементов 13 соединены вместе с образованием звукоизлучающей поверхности 3; альтернативно, блок генерирования звука также может иметь такую же форму, как звукоизлучающая поверхность 3 (например, блок генерирования звука представляет собой пьезоэлектрическую керамическую пластину специальной формы).

Очевидно, что как показано на фиг. 1, ультразвуковой преобразователь 1 помимо звукоизлучающей поверхности 3 и блока генерирования звука может дополнительно содержать задающий контур для блока генерирования звука, корпус (например, корпус блока генерирования звука может включать в себя корпус 11, верхнюю крышку 12, нижнюю крышку, торцевую крышку 14 и т.д.) для размещения задающего контура и блока генерирования звука и других компонентов, которые не будут подробно описаны в данном документе.

В отличие от традиционной звукоизлучающей поверхности в форме сферического сегмента, звукоизлучающая поверхность 3 ультразвукового преобразователя 1 согласно настоящему варианту осуществления эквивалентна сферической поверхности, у которой отсутствуют три участка, а сферическая поверхность может иметь диаметр в диапазоне от 400 мм до 800 мм, предпочтительно в диапазоне от 420 мм до 600 мм.

Как показано на фиг. 2-4, два участка (первый срез 31 и второй срез 32), отсутствующие на звукоизлучающей поверхности 3, представляют собой участки сферической поверхности на обоих концах одного диаметра, а большая окружность (то есть плоскость, проходящая через сферический центр), перпендикулярная диаметру, представляет собой главную большую окружность 99. Третьим участком (третьим срезом 33), отсутствующим на звукоизлучающей поверхности 3, является участок, соединяющий в боковом направлении первый срез 31 со вторым срезом 32.

То есть, если плоскость, в которой расположена главная большая окружность 99, проходит в горизонтальном направлении, и диаметр, перпендикулярный главной большой окружности 99, проходит в вертикальном направлении, можно срезать части верхнего конца и нижнего конца сферической поверхности в вертикальном направлении, соответственно, затем можно срезать часть одной стороны сферической поверхности, и срезанная часть стороны должна соединить срезы верхнего конца и нижнего конца, так чтобы оставшаяся сферическая поверхность являлась звукоизлучающей поверхностью 3.

В пределах расстояний от 100 мм до 200 мм (предпочтительно 100 мм до 150 мм, причем расстояния с двух сторон могут быть разными) от главной большой окружности 99, соответственно, с двух сторон от главной большой окружности 99, поперечное сечение звукоизлучающей поверхности 3, параллельное главной большой окружности 99, имеет форму дуги, соответствующий дуге центральный угол составляет более 180 градусов и менее 300 градусов, и предпочтительно, составляет более 200 градусов и менее 260 градусов, а отверстие дуги соответствует третьему срезу 33. То есть по меньшей мере в пределах определенного расстояния от главной большой окружности 99 участок сферической поверхности, срезанный третьим срезом 33 имеет ограниченный диапазон, а центральный угол, соответствующий оставшемуся участку, находится в пределах указанного выше диапазона.

Кроме того, звукоизлучающая поверхность 3 обладает способностью отражения ультразвука, и по меньшей мере в части позиций третий срез 33 срезает только сферическую поверхность меньше, чем половина сферической поверхности. Вследствие этого, как показано на фиг. 5, ультразвук, излучаемый частью дуги под углом, превышающим центральный угол 180 градусов, отражается противоположной частью звукоизлучающей поверхности 3, и часть дуги под углом, превышающим центральный угол 180 градусов, также может отражать ультразвук, излучаемый противоположной частью звукоизлучающей поверхности 3, так что ультразвук может возвращаться в частичной области (области, заштрихованной наклонными линиями на фиг. 5), образующей стоячую волну, изменяя за счет этого состояние фокусировки и форму фокальной области ультразвука; между тем ультразвук, излучаемый частью дуги, соответствующей отверстию, не отражается, так что ультразвук, излучаемый этой частью дуги, по-прежнему будет представлять собой бегущую волну.

То есть ультразвук, генерируемый ультразвуковым преобразователем 1 согласно настоящему варианту осуществления, фактически имеет вид комбинации бегущей волны со стоячей волной, и таким образом, его распространение и фокусировка будет меняться. В частности, с помощью ультразвукового преобразователя 1 главную ось первоначальной сигарообразной фокальной области можно сжимать так, чтобы фокальная область имела форму ближе к сферической форме и имела меньший размер, плотность энергии в фокальной области увеличивалась, результат и эффективность лечения повышались, повреждение нормальных тканей снижалось, а безопасность улучшалась. Между тем ультразвуковой преобразователь 1 также может уменьшать неблагоприятное влияние неравномерности тканей и костных тканей и тому подобное на фокусировку ультразвука при распространении ультразвука в теле человека, и уменьшать отклонение и искривление фокальной области, что облегчает точное позиционирование фокальной области.

В варианте осуществления края первого среза 31 и второго среза 32 расположены в первой плоскости 91 и второй плоскости 92, соответственно. В варианте осуществления первая плоскость 91 и вторая плоскость 92 - обе параллельны главной большой окружности 99.

Как показано на фиг. 3, в варианте осуществления первый срез 31 и второй срез 32 представляют собой сферические сегменты, срезанные плоскостями. В варианте осуществления первый срез 31 и второй срез 32 представляют собой сферические сегменты, срезанные двумя параллельными плоскостями, то есть нижние поверхности двух срезанных сферических сегментов параллельны друг другу. В связи с этим сферическая поверхность, за исключением первого среза 31 и второго среза 32, эквивалентна конструкции, образованной путем стыковки нижних поверхностей двух сферических сегментов. Очевидно, что нижние поверхности двух сферических сегментов представляют собой главную большую окружность 99, а два сферических сегмента могут иметь разную высоту. Звукоизлучающая поверхность 3 в этом виде имеет форму, похожую на сферический сегмент и имеет правильную и простую конструкцию.

Очевидно, что также возможно, чтобы первый срез 31 и второй срез 32 были срезаны не параллельными друг другу плоскостями или не плоскими криволинейными поверхностями.

В варианте осуществления расстояние между первой плоскостью 91 и второй плоскостью 92 варьирует от 200 мм до 400 мм. В варианте осуществления расстояние между первой плоскостью 91 и второй плоскостью 92 варьирует от 200 мм до 300 мм.

То есть, расстояние между первым срезом 31 и вторым срезом 32 (то есть размер звукоизлучающей поверхности 3 в вертикальном направлении) предпочтительно находится в указанном выше диапазоне (конечно, диаметр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности 3, должен быть больше расстояния). Такая звукоизлучающая поверхность 3 имеет достаточную область для генерирования ультразвука, подходящего для лечения, и размер, который является не слишком большим и может позволять выступать ногам человека.

В варианте осуществления расстояние между первой плоскостью 91 и главной большой окружностью 99 равно расстоянию между второй плоскостью 92 и главной большой окружностью 99.

То есть, первый срез 31 и второй срез 32 предпочтительно получают путем срезания двумя плоскостями, которые имеют одинаковое расстояние до центра сферы, так что два среза имеют одинаковый размер и распределены симметричным образом, что способствует симметрии фокальной области и размещению ног человеческого тела.

Очевидно, что также возможно, чтобы первый срез 31 и второй срез 32 имели разные расстояния до центра сферы или имели разные формы.

В варианте осуществления любое поперечное сечение звукоизлучающей поверхности 3, параллельное главной большой окружности 99, имеет форму дуги, а соответствующий дуге центральный угол составляет более 180 градусов и менее 300 градусов.

Выше определено, что звукоизлучающая поверхность 3 является дугообразной в поперечном сечении, параллельном главной большой окружности 99, по меньшей мере рядом с главной большой окружностью 99. В варианте осуществления любое поперечное сечение звукоизлучающей поверхности 3, параллельное главной большой окружности 99, может иметь форму дуги, обеспечивая за счет этого, чтобы звукоизлучающая поверхность 3 могла генерировать стоячую волну в каждой позиции в вертикальном направлении.

Очевидно, что также возможно, чтобы поперечное сечение звукоизлучающей поверхности 3, параллельное главной большой окружности 99, в некоторых позициях не имело форму дуги (например, представляло собой две отдельные дуги).

В варианте осуществления дуги звукоизлучающей поверхности 3 в любом ее поперечном сечении, параллельном главной большой окружности 99, имеют отверстия, ориентированные в одном и том же направлении, и соответствуют центральным углам, которые являются одинаковыми.

То есть, в разных позициях в вертикальном направлении третий срез 33 ориентирован в одном и том же направлении, и соответствует одному и тому же центральному углу. То есть третий срез 33 предпочтительно получают путем срезания плоскостью, перпендикулярной главной большой окружности 99.

Как показано на фиг. 4, звукоизлучающая поверхность 3 образована в виде буквы «С», если смотреть в направлении, перпендикулярном главной большой окружности 99.

В варианте осуществления звукоизлучающая поверхность 3 симметрична относительно главной большой окружности 99.

Как показано на фиг. 3, звукоизлучающая поверхность 3 предпочтительно является симметричной относительно главной большой окружности 99, то есть части звукоизлучающей поверхности 3, соответственно, по обе стороны от главной большой окружности 99 предпочтительно имеют одинаковую форму, так что звуковая область и фокальная область, образованные звукоизлучающей поверхностью, также симметричны относительно главной большой окружности 99, и являются более равномерными и легкими в управлении.

Как показано на фиг. 6-11, процедурный стол 2 выполнено с возможностью размещения тела человека в процессе лечения. В варианте осуществления человек лежит на процедурном столе 2 на спине с поднятыми и разведенными в стороны ногами, то есть в положении для литотомии.

Таким образом, как показано на фиг. 10 и 11, в случае, когда третий срез 33 ультразвукового преобразователя 1 направлен на процедурный стол 2, а первый срез 31 и второй срез 32, соответственно, направлены к обеим сторонам, когда центр сферы расположен в полости таза тела человека, верхняя часть тела человека может выходить из звукоизлучающей поверхности 3 через третий срез 33, и в то же время обе ноги тела человека также могут выходить из звукоизлучающей поверхности 3 через первый срез 31 и второй срез 32, соответственно.

Можно видеть, что, если между телом человека и ультразвуковым преобразователем 1 необходимо такое положение, нужно, чтобы размер и центральный угол ультразвукового преобразователя 1 (звукоизлучающей поверхности 3) соответствовали определенным требованиям, и указанное выше ограничение параметров звукоизлучающей поверхности 3 всего лишь позволяет адаптировать ультразвуковой преобразователь 1 к телу человека.

Очевидно, что, чтобы обеспечить размещение тела человека на процедурном столе 2 в положении для литотомии, процедурный стол 2 должен иметь стул, опору для ног и т.д., которые не будут подробно описаны в данном документе.

Очевидно, что в реальном устройстве экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза, ультразвуковой преобразователь 1 не может быть подвешен, и следует предусмотреть соответствующий корпус, опорную конструкцию, задающий контур и т.д., но для простоты эти конструкции на фигурах не показаны.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно варианту осуществления оснащено специальным Сообразным ультразвуковым преобразователем 1, и фокальная область ультразвукового преобразователя 1 имеет близкую к сфере форму, небольшой размер и высокую плотность энергии, так что устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза оказывает хороший лечебный эффект, обладает высокой эффективностью, оказывает небольшое воздействие на нормальные ткани и имеет хорошую безопасность.

Кроме того, неоднородные ткани, такие как кости и тому подобное, оказывают небольшое воздействие на распространение ультразвука, генерируемого ультразвуковым преобразователем 1, пока тело человека находится на процедурном столе 2 на спине в конкретном положении тела, а конкретная ткань органа полости таза расположена около фокальной области ультразвукового преобразователя 1, что обеспечивает проникание ультразвука в полость таза тела человека с максимальной траекторией луча, и облегчает лечение конкретного поражения на конкретной ткани органа полости таза.

Таким образом, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза может лечить заболевания органов в полости таза путем внешней фокусировки ультразвуковых волн, так что размер излучающей ультразвук поверхности (то есть звукоизлучающей поверхности 3) ультразвукового преобразователя может быть больше, и при условии, что ультразвуковая энергия, излучаемая на единицу площади, является одинаковой, площадь акустического окна для проникания ультразвука в тело человека может быть больше, а плотность энергии, получаемой в фокальной области, - выше. В результате, улучшается результат лечения, повышается эффективность лечения, повышается комфорт лечения, повышается удобство работы, снижается вред для тела человека и улучшается безопасность лечения.

В варианте осуществления процедурный стол 2 и ультразвуковой преобразователь 1 могут представлять собой отдельные конструкции; устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза также содержит блок перемещения, выполненный с возможностью перемещения процедурного стола 2 и ультразвукового преобразователя 1 ближе или дальше друг от друга.

Как показано на фиг. 10 и 11, согласно указанным выше параметрам звукоизлучающей поверхности 3, когда центр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности 3, преобразователя находится в полости таза тела человека, расстояния от брюшной полости и спины тела человека до концов звукоизлучающей поверхности 3 являются небольшими, и вследствие этого, если процедурный стол 2 расположен около ультразвукового преобразователя 1, трудно ввести промежность через зазор между процедурным столом 2 и ультразвуковым преобразователем 1. Вследствие этого, как показано на фиг. 6 и 7, процедурный стол 2 и ультразвуковой преобразователь 1 предпочтительно разделить, и процедурный стол 2 можно перемещать ближе или дальше от ультразвукового преобразователя 1 посредством блока перемещения (например, колеса, рельса и т.д.). Таким образом, тело человека можно расположить на процедурном столе 2 в положении для литотомии, когда процедурный стол 2 находится на расстоянии от ультразвукового преобразователя 1, а затем обеспечивают перемещение процедурного стола 2 ближе к ультразвуковому преобразователю 1, обеспечивая помещение промежности на звукоизлучающую поверхность 3 через третий срез 33, получая таким образом конструкцию, показанную на фиг. 10 и 11.

В варианте осуществления, когда тело человека находится на процедурном столе 2 в положении для литотомии, ультразвук, излучаемый первой областью 35 звукоизлучающей поверхности 3, проникает в полость таза через брюшную полость тела человека; когда тело человека находится на процедурном столе 2 в положении для литотомии, ультразвук, излучаемый второй областью 36 звукоизлучающей поверхности 3, проникает в полость таза через область между копчиком и лобковым симфизом тела человека.

Большая часть полости таза тела человека окружена тазовыми костями, и кости обладают эффектом сильного блокирования ультразвука; в отличие от них в брюшной полости нет костей, и меньше костей в области между копчиком и лобковым симфизом (включая промежность, задний проход и т.д.), поэтому ультразвук меньше блокируется при проникании в полость таза через эти два участка. Вследствие этого, как показано на фиг. 10, звукоизлучающая поверхность 3 ультразвукового преобразователя 1 предпочтительно имеет по меньшей мере первую область 35 и вторую область 36, и ультразвуковые волны, излучаемые двумя областями, для попадания в полость таза могут, соответственно, проходить через брюшную полость и область между копчиком и лобковым симфизом, делая максимальной траекторию луча.

Очевидно, что звукоизлучающая поверхность 3 также должна иметь область между первой областью 35 и второй областью 36, и поскольку центральный угол между первой областью 35 и второй областью 36 обычно составляет менее 150 градусов, как показано на фиг. 10, звукоизлучающая поверхность 3 фактически должна иметь участок, превышающий первую область 35 и вторую область 36, например, участок, соответствующий крестцу. Таким образом, ультразвуковые волны, излучаемые со всех позиций звукоизлучающей поверхности 3, вместе могут образовать лучшее звуковое поле.

В варианте осуществления устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит блок визуализации, выполненный с возможностью формирования изображения полости таза.

То есть устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза также может содержать блок визуализации (например, ультразвук в В-режиме, СТ, MRI или их комбинацию) для формирования изображения полости таза таким образом, чтобы позиционировать поражение перед лечением и чтобы в процессе лечения в реальном времени формировать изображение зоны вокруг подвергаемой лечению части для оценки эффекта лечения в любое время и для корректировки плана лечения.

В варианте осуществления устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза может содержать:

первый ультразвуковой зонд 41 для В-режима, выполненный с возможностью излучения визуализирующей ультразвуковой волны первой областью 35 звукоизлучающей поверхности 3 в полость таза через брюшную полость тела человека для формирования изображения полости таза;

и/или

второй ультразвуковой зонд 42 для В-режима, выполненный с возможностью излучения визуализирующей ультразвуковой волны второй областью 36 звукоизлучающей поверхности 3 в полость таза через промежность тела человека для формирования изображения полости таза.

То есть ультразвук в В-режиме можно использовать для формирования изображения полости таза для мониторинга, и поскольку ультразвук в В-режиме также обеспечивает визуализацию за счет использования ультразвука, он также блокируется костями, так что ультразвуковые зонды для В-режима также нужно располагать в первой области 35 и второй области 36, как показано на фиг. 10, чтобы избегать костей для получения изображений в этих позициях, обеспечивая четкость изображений и минимизируя воздействие ультразвукового зонда для В-режима на терапевтический ультразвук. В варианте осуществления первый ультразвуковой зонд 41 для В-режима находится в первой области 35 и излучает через брюшную полость ультразвук для визуализации, в то время как второй ультразвуковой зонд 42 для В-режима находится в конкретном положении во второй области 36, то есть ультразвук для визуализации излучает через промежность (а не через задний проход и т.д.).

Поскольку тело человека находится на спине в положении для литотомии, угол между первым ультразвуковым зондом 41 для В-режима и вертикальным направлением обычно составляет приблизительно 30 градусов, а угол между вторым ультразвуковым зондом 42 для В-режима и вертикальным направлением составляет приблизительно 80 градусов.

В варианте осуществления ультразвуковые зонды для В-режима можно размещать в соответствующих позициях звукоизлучающей поверхности 3 и выполнять визуализацию бесконтактным образом; альтернативно, как показано на фиг. 10, ультразвуковые зонды для В-режима могут выступать из звукоизлучающей поверхности 3 и могут быть выдвигающимися, так что один или два ультразвуковых зонда для В-режима можно выбирать так, чтобы они выдвигались и контактировали с телом человека, что необходимо для получения изображений.

Можно видеть, что для устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно вариантам осуществления, за счет предоставления ультразвуковых зондов для В-режима в конкретных позициях ультразвуковое изображение с наилучшим качеством можно получать из оптимальной позиции при условии максимального уменьшения воздействия на терапевтический ультразвук; кроме того, ультразвуковые зонды для В-режима находятся на звукоизлучающей поверхности 3 (то есть на ультразвуковом преобразователе 1), так что при движении ультразвукового преобразователя 1 ультразвуковые зонды для В-режима будут двигаться вместе с ультразвуковым преобразователем 1, и таким образом, ультразвуковые зонды для В-режима в любое время нацелены на оптимальные положения визуализации.

В варианте осуществления устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит блок привода для приведения в движение ультразвукового преобразователя 1 с целью перемещения относительно процедурного стола 2.

Понятно, что фокальную область ультразвука во время лечения нужно локализовать в положении поражения, и точные положения поражения различаются в зависимости от различий типа телосложения, типа заболевания, условий лечения и тому подобное, и, вследствие этого, во время лечения положение фокальной области требует регулировки в реальном времени. Вследствие этого, можно предусмотреть блок привода для приведения ультразвукового преобразователя 1 в движение, а затем для приведения в движение фокальной области.

Движение, обеспечиваемое блоком привода, может включать в себя поступательное перемещение в трех осевых направлениях, перпендикулярных друг другу, и такое движение также может вызывать перемещение фокальной области; альтернативно, движение может включать в себя вращение ультразвукового преобразователя 1 вокруг разных осевых направлений, чтобы обеспечить проникновение ультразвука в тело человека с разных направлений.

В варианте осуществления устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза дополнительно содержит содержащий среду блок для удерживания передающей звук среды между поверхностью тела человека и звукоизлучающей поверхностью 3.

для уменьшения затухания ультразвука в процессе его распространения в воздухе между звукоизлучающей поверхностью 3 ультразвукового преобразователя 1 и телом человека можно предусмотреть передающую звук среду, например деаэрированную воду, и по этой причине предпочтительно предусмотрен содержащий среду блок, способный удерживать передающую звук среду (например, деаэрированную воду), обеспечивающий пространство между звукоизлучающей поверхностью 3 ультразвукового преобразователя 1 согласно настоящим вариантам осуществления и поверхностью тела человека, через которое должен проходить ультразвук, для заполнения передающей звук средой, причем содержащий среду блок может иметь вид резервуара для воды и тому подобное, и не будет подробно описан в данном документе.

В варианте осуществления ультразвук, генерируемый блоком генерирования звука, имеет частоту в диапазоне от 0,4 МГц до 1,5 МГц.

В варианте осуществления ультразвук, генерируемый блоком генерирования звука, имеет акустическую мощность в диапазоне от 0 Вт до 1200 Вт. В варианте осуществления акустическая мощность ультразвука, генерируемого блоком генерирования звука, колеблется от 0 Вт до 800 Вт.

Для ультразвукового преобразователя 1 в любой из указанных выше форм, когда его используют для лечения заболевания органа полости таза, параметры ультразвука, излучаемого ультразвуковым преобразователем 1, для достижения хорошего эффекта лечения предпочтительно находятся в указанных выше диапазонах.

Устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно вариантам осуществления излучает ультразвуковые волны с акустической мощностью 200 Вт в направлении деаэрированной воды для кавитации воды в фокальной области, и на фиг. 12 показана фотография кавитированной области, сделанная со стороны первого среза 31. Можно видеть, что кавитированная область (то есть фокальная область) на фотографии имеет форму, близкую к окружности, размер 1,8 мм * 1,2 мм и соотношение длина-ширина 3:2, что показывает, что по сравнению с традиционным сфокусированным ультразвуковым преобразователем только с бегущими волнами, устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно вариантам осуществления имеет сфокусированный ультразвуковой преобразователь, имеющий фокальную область, главная ось которой значительно сжата, форма которой изменена с сигарообразной формы до приблизительно сферической формы, и которая имеет уменьшенный размер, повышенную плотность энергии и более правильную форму.

Когда устройство экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно вариантам осуществления используют для обработки бычьей печени ex vivo ультразвуковым излучением с акустической мощностью 400 Вт в течение 2 секунд, как показано на фиг. 13, область-мишень на глубине 80 мм очевидно повреждается за короткое время, а поврежденная часть имеет веретенообразную форму и имеет четкую границу, размер 4,4 мм * 1,5 мм, и соотношение длина-ширина менее 3:1, что меньше соотношения длина-ширина (обычно более 5:1) поврежденной части, вызванной традиционным сфокусированным ультразвуковым преобразователем. Это также показывает, что фокальная область устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно настоящим вариантам осуществления имеет более правильную форму.

Как показано на фиг. 14, тазовая кость помещена в заданное положение на внутренней стороне ультразвукового преобразователя 1 устройства экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза, чтобы имитировать положение тазовой кости тела человека, а затем в кость таза, как показано на фиг. 15, поместили ex vivo ткань мышцы быка. Фокальная область находится в положении, эквивалентном положению, имеющему расстояние 10 мм от прямой кишки тела человека, и смоделирован процесс лечения предстательной железы, мощность ультразвука составляет 400 Вт, область-мишень имеет глубину 55 мм, а время ультразвукового облучения составляет 2 секунды * 5 раз. Как показано на фиг. 16, ткань мышцы быка, подвергнутая ультразвуковому облучению, имеет очевидно поврежденную область-мишень с четкой границей, оболочка не повреждена, и не повреждена поверхность раздела между смоделированной прямой кишкой и предстательной железой. Показано, что ультразвук, излучаемый устройством экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза согласно вариантам осуществления, меньше подвержен влиянию неоднородных тканей, таких как кости тела человека, может также делать максимальной траекторию луча при применении в реальной среде тела человека, образует фокальную область небольшого размера превосходной формы и с точным положением, обеспечивает хороший результат и эффективность лечения, и предотвращает повреждение нормальных тканей.

Должно быть понятно, что приведенные выше варианты исполнения являются всего лишь иллюстративными вариантами исполнения для объяснения принципа настоящего раскрытия, но настоящее раскрытие ими не ограничено. Специалисты в данной области могут проделать разные модификации и усовершенствования без отклонения от сути и сущности настоящего раскрытия, и эти модификации и усовершенствования также следует считать в пределах объема защиты настоящего раскрытия.

Реферат

Изобретение относится к устройству экстракорпорального лечения сфокусированным ультразвуком заболеваний органов таза, относящееся к области технологии лечения высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком. Устройство содержит звукоизлучающую поверхность ультразвукового преобразователя, которая представляет собой сферическую поверхность, имеющую первый срез, второй срез и третий срез, одна большая окружность сферы представляет собой главную большую окружность, первый срез и второй срез, соответственно, расположены на двух пересечениях сферической поверхности и диаметра, перпендикулярного главной большой окружности, а третий срез соединяет первый срез со вторым срезом; поперечное сечение звукоизлучающей поверхности, параллельное главной большой окружности, имеет форму дуги; причем звукоизлучающая поверхность способна отражать ультразвук, а ультразвуковая волна, генерируемая блоком генерирования звука, сфокусирована на центр сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности. Процедурный стол выполнен с возможностью укладывания тела человека в положение для литотомии, и полость таза помещают в центре сферы, соответствующей звукоизлучающей поверхности, причем две ноги, соответственно, выходят из звукоизлучающей поверхности через первый срез и второй срез, а верхняя часть тела человека выходит из звукоизлучающей поверхности через третий срез. Устройство может решить проблемы низкой эффективности, эффекта и безопасности существующего ультразвукового лечения для заболевания предстательной железы. Устройство лечения содержит ультразвуковой преобразователь и процедурный стол. 17 з.п. ф-лы, 16 ил.

Формула