ультразвуковой хирургический инструмент

Формула изобретения

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий передний волновод с центральным отсасывающим каналом и задний волновод, между которыми посредством шпильки зажат активный элемент источника ультразвуковых колебаний, состоящий из четного количества поляризованных по толщине пьезоэлектрических колец с контактными прокладками, при этом поверхность переднего волновода образована двумя конусами и двумя цилиндрическими поверхностями, а поверхность заднего волновода образована цилиндрической поверхностью, отличающийся тем, что передний волновод дополнен четырьмя конусными поверхностями, при этом конусные поверхности размещены между цилиндрическими, задний волновод дополнен второй цилиндрической и конусной поверхностями, а трубка отсоса закреплена промежуточной втулкой у выхода центрального отсасывающего канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, предназначенной для механического воздействия на биологические ткани инструментом, рабочий конец которого совершает низкочастотные ультразвуковые колебания.

Известно устройство для ультразвукового механического воздействия на биологическую ткань, состоящие из тела волновода, рабочей части, отсасывающего канала. Однако известный инструмент дает возможность разрушать биологическую ткань непосредственным механическим воздействие рабочего конца инструмента.

Наиболее близким к изобретению является хирургический ручной инструмент для разрушения онкологических тканей, содержащий ультразвуковой вибровозбудитель и аспиратор-апликатор. Система в целом колеблется по второй резонансной форме колебаний. Однако эти инструменты дают возможность разрушить биологические ткани небольшой плотности и вязкости. Для разрушения биологических тканей большей плотности и вязкости требуется повышение амплитуд колебаний. Но это повлечет за собой увеличение габаритных и весовых характеристик, что во многих случаях приводит к ухудшению качества операции, увеличению ее травматичности, повышению времени проведения операции.

Закон изменения площади переднего и заднего волновода имеет большое влияние на многие эксплуатационные показатели инструмента. К ним относятся резонансная частота, коэффициент усиления, внутренние потери ультразвуковой энергии в волноводе, максимальные циклические напряжения, длина переднего волновода при заданной резонансной частоте.

Цель изобретения проведение хирургических и нейрохирургических операций в глубоких полостях малой площади для резекции мягких тканей патологических и опухолевых образований инструментом, имеющим минимально возможные массу и габариты по толщине и максимально возможную длину рабочей части.

Для этого предлагается ультразвуковой хирургический инструмент, содержащий передний волновод с центральным отсасывающим каналом, соединенный через шайбу с задним волноводом, между которыми с помощью резьбовой шпильки зажат активный элемент источника ультразвуковых колебаний, состоящий из четного количества поляризованных по толщине пьезоэлектрических колец с контактными прокладками. К отсасывающему каналу с помощью промежуточной втулки присоединена трубка отсоса.

Закрепление трубки отсоса через промежуточную втулку позволяет повысить герметичность, статическую и усталостную прочность соединения, так как трубка с втулкой, изготовленные из нержавеющей стали, соединены сваркой, например аргонно-дуговой.

Для выведения эксплуатационных показателей на заданную частоту, коэффициент усиления, минимум максимальных циклических напряжений и минимум абсолютных потерь энергии ультразвуковых колебаний, профиль переднего волновода образован шестью конусными и двумя цилиндрическими поверхностями, а профиль заднего волновода образован одной конусной и двумя цилиндрическими поверхностями.

На фиг. 1 изображено профильное сечение ультразвукового хирургического инструмента; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 характерные размеры переднего волновода; на фиг. 4 характерные размеры заднего волновода.

Инструмент содержит передний волновод 1 с центральным отсасывающим каналом, соединенный через шайбу 2 с задним волноводом 3, между которыми с помощью резьбовой шпильки 4 зажат активный элемент источника ультразвуковых колебаний, состоящий из четного количества поляризованных по толщине пьезоэлектрических колец 5 с контактными прокладками 6.

Для аспирации и санации операционной полости на инструменте к отсасывающему каналу в узле амплитуды ультразвуковых колебаний с помощью промежуточной втулки 7 присоединяется трубка 8 отсоса.

Для выведения эксплуатационных показателей на заданную частоту (коэффициент усиления, минимум максимальных циклических напряжений и минимум абсолютных потерь энергии ультразвуковых колебаний) профиль переднего волновода образован шестью конусными и двумя цилиндрическими поверхностями, а профиль заднего волновода одной конусной и двумя цилиндрическими поверхностями.

Диаметр пьезоэлектрического кольца d₁ выбирается в пределах от 12 до 20 мм, диаметр d₈ волновода на рабочем конце в пределах 3-5 мм, диаметр отсасывающего канала 2-3 мм, длина первого участка l₁ вычисляется из условия:

d₁/l₁ 1,3-1,5;

Диаметр d₂ второго участка d₁/d₂ 1,1-1,3;

Длина второго участка l₂ d₁/l₂ 3,2-3,5;

Диаметр d₃ третьего участка d₂/d₃ 1,3-1,5;

Длина третьего участка l₃ d₃/l₃ 2-2,2;

Диаметр d₄ четвертого участка d₃/l₄ 1,2-1,4;

Длина четвертого участка l₄ d₄/l₄ 1,0-1,4;

Диаметр d₅ пятого участка d₄/d₅ 1,4-1,6;

Длина пятого участка l₅ d₅/l₅ 1,0-1,4;

Диаметр d₆ шестого участка d₅/d₆ 1,4-1,6;

Длина шестого участка l₆ d₆/l₆ 0,1-0,2;

Диаметр d₇ седьмого участка d₇ d₈;

Длина седьмого участка l₇ d₇/l₇ 0,13-0,16;

Длина восьмого участка l₈ доводится экспериментально из условия получения частоты резонанса равной заданной, например 22 кГц, а на заднем волноводе:

Диаметр d₁" первого участка d₁" d₁;

Длина первого участка l₁" d₁/l₁" 2,3-2,6;

Диаметр d₂" второго участка d₁"/d₂"/ 1,5-1,7;

Длина второго участка l₂" d₂"/l₂" 1,9-2,2

Длина третьего участка l₃" d₂"/l₃" 0,8-0,9.

Инструмент работает следующим образом: от ультразвукового генератора (не показан) к контактным прокладкам 6 подводится электрическое переменное напряжение с частотой, равной первой резонансной частоте инструмента. Возникающие при этом колебания усиливаются с помощью переднего волновода 1, достигая значения 100-150 мкм на рабочем конце. При контакте инструмента с жидкостью, подаваемой асистентом хирурга в рабочее пространство, создается кавитационная область, которая разрушает окружающие биоткани. Причем амплитуда колебаний, а значить и энергия кавитации подбирается такой, что разрушение происходит избирательно, например, сосудистая ткань остается неповрежденной. Продукты разрушения, находящиеся в мелкодисперсном состоянии, легко удаляются через отсасывающий канал и трубку отсоса 8, к которой подсоединяется вакуумный хирургический насос, например типа ОХ-10.

По сравнению с изделиями аналогичного типа, изготовленный по разработанным рекомендациям инструмент нового профиля имеет на 20-30% меньшие габариты по толщине, потребляемая мощность снижается также на 20-30% Кроме этого длину переднего волновода удается увеличить не менее, чем на 1/3.

Закрепление трубки отсоса через промежуточную втулку позволяет повысить герметичность, запасы по статической и динамической прочности соединения не менее, чем на 40% так как трубка отсоса с промежуточной втулкой, изготовленные из нержавеющей стали, соединены сваркой, например, аргонно-дуговой.