Апарат для ультразвукової терапії узагальнена структура застосування ультразвуку в хірургії

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки

Кафедра ЕТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

"Апарат для ультразвукової терапії: узагальнена структура, застосування ультразвуку в хірургії"

МІНСЬК, 2008

Апарат для ультразвукової терапії.

Апарат призначений для лікування акушерсько-гінекологічних захворювань, але застосовується також в оториноларингології, стоматології, дерматології і в інших областях медицини.

Основні технічні дані апарату: частота ультразвукових коливань 2,64 МГц ± 0,1%; інтенсивність ультразвукових коливань регулюється чотирма ступенями 0,05; 0,2; 0,5 і 1,0 Вт / см ^2; ефективна площа великого випромінювача 2 см ^2, малого - 0,5 см ^2; передбачений імпульсний режим роботи при тривалості імпульсів 2, 4 і 10 мс, частоті проходження 50 Гц; живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц напругою 220 В ± 10%; споживана потужність не більше 50 ВА ; по захисту від ураження електричним струмом апарат виконаний по класу I; габаритні розміри 342 × 274 × 142 мм; маса (з комплектом) не більше 10 кг.

Структурна схема апарату УЗТ представлена ​​на малюнку 1.

Рисунок 1 - Структурна схема апарату УЗТ

Генератор високочастотний створює немодульований електричні коливання з частотою 2,64 МГц. Посилення потужності цих коливань відбувається у вихідному підсилювачі, до якого підключається один з ультразвукових випромінювачів, що перетворює електричні коливання в механічні. Модулятор призначений для отримання імпульсного режиму при трьох длительностях імпульсів - 2, 4 і 10 мс і постійній частоті слідування - 50 Гц. Блок живлення забезпечує харчування постійною напругою ланцюгів модулятора і генератора.

Принципова електрична схема апарату наведена на малюнку 2.

Рисунок 2 - Принципова електрична схема апарату УЗТ-31

Блок високочастотного генератора (рисунок 3) включає в себе автогенератор, буферний каскад і підсилювач.

Автогенератор (транзистор VT 1) зібраний за осциляторний схемою з кварцовою стабілізацією. З виходу автогенератора високочастотне напруга подається на буферний каскад, що представляє собою емітерний повторювач (транзистор VT 3). У емітерний ланцюга повторювача включені контакти кнопкового перемикача S 1, комутуючі дільник на резисторі 9 і потенціометра 10 - 13. Кнопки перемикача виведені на панель управління апарату ("Інтенсивність, Вт / см ^2"). При натисканні однієї з кнопок в еміттерную ланцюг включається відповідний потенціометр, з движка якого напруга через розділовий конденсатор 11 подається на підсилювач. За допомогою потенціометрів 10 - 13 проводиться регулювання інтенсивності на кожному ступені при виробництві апарату або його ремонті.

Підсилювач (транзистор VT 4) має на виході чотириполюсник (конденсатори 13 - 17 і котушка індуктивності 3), що погоджує вихідний опір транзистора VT 4 зі вхідним опором вихідного підсилювача.

У блоці генератора знаходиться також крайовий каскад (транзистор VT 2) імпульсного модулятора. Каскад працює в ключовому режимі по паралельній схемі. При подачі на його вхід прямокутного імпульсу (через контакти 11 - 12 вилки X 1) транзистор VT 2 відкривається, шунтуючи вхід буферного підсилювача і створюючи тим самим паузу в генерації ультразвукових коливань.

Малюнок 3 - Принципова електрична схема високочастотного генератора апарату УЗТ-31

Узагальнена структура апарату для ультразвукової терапії.

Для проведення УЗ-процедури очевидними є наявність високочастотного генератора год п'єзоелектричних перетворювачів, які формують відповідні ультразвукові хвилі.

Проведення УЗ-процедури можливе двома основними способами:

1. При безпосередньому контакті УЗ-випромінювача з облучаемимучастком тіла.

2. Непрямим контактом через іммерсійну рідина, здійснюваним за допомогою водяної панни або водяний подушки (міхура з тонкої гуми, наповненого водою).

При використанні першого способу необхідно виключити наявність повітряного прошарку між випромінювачем і поверхнею тіла, оскільки навіть найтонший шар повітря приведе, практично, до повного відбиття УЗ-хвилі від поверхні тіла. Тому, перед сеансом поверхню шкіри опромінюваної ділянки ретельно змащується вазеліновим маслом або спеціальною змазкою на основі парафінів.

При використанні непрямого контакту може використовуватися як безперервний, так і імпульсний режим випромінювання, при нерухомому і рухомому випромінювачах.

При використанні водяний ванни можна проводити опромінення як прямим, так і похилим променем, що зручно при опроміненні суглобів і ділянок тіла з нерівною поверхнею.

Апарати УЗ-терапії можуть бути стаціонарними та портативними. універсальними і спеціалізованими. Типова структура терапевтичного ультразвукового апарату представлена ​​на малюнку 4.

Автогенератор АГ генерує в безперервному режимі коливання УЗ-частоти. Через модулятор М (керований ключ) У3-коливання передаються на попередній підсилювач ПУ із ступінчастою регулюванням коефіцієнта посилення і далі. через вихідний підсилювач, на випромінювач ІЗ і індикатор ІНД, що показує наявність змінного сигналу УЗ-частоти на виході підсилювача. Модулятор управляється генератором імпульсів регульованої тривалості ГІ. Всі регулювання здійснюються за допомогою пульта управління забезпеченого процедурними годинами ПЧіПУ, які відключають блок живлення БП після закінчення встановленого часу тривалості процедури.

Рисунок 4 - Структурна схема апарату ультразвукової терапії

Перед сеансом УЗ-терапії проводять перевірку справності апарату. Найпростіший спосіб перевірки наявності генерації ультразвука полягає в тому. що випромінювач занурюють у склянку з водою і. при наявності коливань, спостерігають ефект дегазації (виділення пухирців повітря). З підвищенням інтенсивності випромінювання газовиділення зростає.

Періодично проводять перевірку градуювання шкали інтенсивності генерованого ультразвуку. Для цієї мети Використовуються спеціальні вимірники потужності ультразвуку, наприклад, типу ІМУ-2 (3).

Для запобігання рук оператора від впливу ультразвуку, він повинен працювати в тонких нитяних рукавичках, поверх яких надіті гумові. Зберігається підлогу шаром гуми шар повітря відображає УЗ-коливання. оберігаючи руки від впливу ультразвуку.

У таблиці 1 наведені деякі основні характеристики вітчизняних терапевтичних УЗ-апаратів.

Таблиця 1 Характеристики вітчизняних терапевтичних УЗ - апаратів.

Цікавим видається вплив ультразвуковими хвилями на біологічно активні точки (БАТ) з метою досягнення певних терапевтичних ефектів, зване Фонотерапія. Фонотерапія здійснюється за допомогою терапевтичних УЗ-апаратів, що дозволяють генерувати ультразвук малої інтенсивності (0,05 Вт / см у кв) і забезпечених випромінювачами з малою площею активної, поверхні (від 0,2 до 1 см у кв), наприклад, "ЛОР-3" , "УЗТ-102", "УЗ-Т10" та ін

Застосування ультразвуку в хірургії.

Основна ідея застосування ультразвуку в хірургії полягає в повідомленні хірургічним інструментам ультразвукових коливань, що суттєво збільшує їх ефективність, полегшує проведення операцій та зменшує травматичні пошкодження навколишніх тканин. При цьому виділяється декілька напрямів: ультразвукове різання м'яких ткачів; ультразвукова різання, свердління, трепанація, зварювання та наплавлення кісткової тканини: ультразвукова ендартеректомія (проведення відновлювальних операцій на уражених атеросклерозом великих судинах).

Метод ультразвукової різання м'яких тканин заснований на тому, що на лезо ріжучого інструменту, яким хірургом повідомляється поступальний рух, накладаються поздовжні ультразвукові коливання з частотою, що лежить в межах 22 - 44кГц. з амплітудою не більше 45мкм. Під дією УЗ-коливань. накладаються на інструмент, швидкість відносних поздовжніх переміщенні збільшується, щодо поступального переміщення леза, у кілька разів. При цьому, за рахунок руйнування під впливом кавітації клітинної структури прилеглих до леза шарів тканини, сухе тертя переходить у напівсухе або навіть рідинне. Це призводить до суттєвого зменшення як нормального, так і тангенціального зусилля різання. Ультразвукові коливання збуджуються магнітострікторрм і за допомогою концентратора передаються до різального інструменту. Магнітостріктор виготовляють або з феритового броньового циліндричного магнптопровода, в порожнину якого закладається обмотка, або набирається з Ш - подібних пластин з нікелевого сплаву, на центральний стрижень яких намотується обмотка. При перемагннчіваніі матеріалу виникає явище магнітострикції, внаслідок якого поздовжні розміри стержнів коливаються з частотою перемагничиваемом струму. Щоб уникнути подвоєння частоти механічних коливань сердечник магнітостріктора подмагнічівается постійним струмом практично до насичення.

До магнітостріктору приклеюється конически-циліндричний концентратор. Довжина концентратора вибирається рівної половині довжини хвилі ультразвуку на робочій частоті. До концентратора, за допомогою різьби, приєднують змінний інструмент, який також має форму напівхвильового концентратора, у якого перетин звужується до інструменту по експоненті. Завдяки зменшенню перерізу конічної частини концентратора та інструменту, і роботі їх у резонансному режимі відбувається посилення амплітуди УЗ-коливань в кілька разів, при їх проходженні від магнітостріктора до ріжучої частини інструменту.

Конструкція акустичного вузла наведена на рисунку 5. Магнітостріктор 1 з приклеєним до нього концентратором 2 утворює акустичну головку, яка за допомогою демпфуючих гумових кілець 6 закріплюється в циліндричному кожусі 4.

Малюнок 5 - Конструкція акустичного вузла для різання м'яких тканин.

Наявність змінних інструментів - насадок 4 різної конфігурації призводить до того, що їх резонансні частоти відрізняються один від одного. Щоб забезпечити резонансні ефекти використовують генератор з підстроювання частоти в діапазоні + -2% від номінальної.

Ручне підстроювання здійснюється при зміні насадок, для чого з відні прилади забезпечуються індикаторами резонансу, які фіксують максимум струму навантаження вихідного каскаду підсилювача потужності генератора. При роботі з інструментом, при зміні навантаження, резонансна частота підтримується автоматично, схемою автоматичного підстроювання частоти. На малюнку 6 приведена структурна схема хірургічного УЗ-апарата.

Рисунок 6 - Схема УЗ-апарата з автоматичною підстроювання частоти

При операціях мул внутрішніх органу для подовження інструменту використовують складові багатоланкових концентратори, згвинчуються між собою.

УЗ-апарати зі структурою малюнка 6 можуть використовуватися не тільки для різання м'яких тканин, але і для їх зварювання, а також для різання зварювання та наплавлення кісткових тканин.

Як приклад універсальних хірургічних УЗ-апаратів можна назвати апарати УСКР-7Н урський-2Н. Урський-18.

На основі використання універсальних апаратів для ультразвукової хірургії розроблені методики ультразвуковому обробки поверхні ран, що включають рани післяопераційні, що забезпечують очищення поверхні ран від некротичної і пошкодженої тканини, швидку дифузію дезінфінірующіх і лікарських речовин, що розчиняються в рідинах і активізацію захисних регенераційних можливостей організму.

У таблиці 2 наведено основні технічні характеристики ряду вітчизняних ультразвукових хірургічних апаратів.

Таблиця 2 Характеристика вітчизняних УЗ хірургічних апаратів

ЛІТЕРАТУРА

1. Системи комплексної електромагнітотерапіі: Навчальний посібник для вузів / Під ред А.М. Беркутова, В. І. Жулев, Г.А. Кураєва, Є.М. Прошина. - М.: Лабораторія Базових знань, 2000р. - 376с.

2. Електронна апаратура для стимуляції органів і тканин / Під ред Р. І. Утямишева і М. Брехня - М.: Вища школа, 2003.384с ..

3. Лівенсон А.Р. Електромедицинська апаратура. : [Навч. посібник] - Мн.: Медицина, 2001. - 344с.

4. Катона З. Електроніка в медицині: Пер. з угор. / Под ред. Н. К. Розмахіна - Мн.: Медицина 2002. - 140с.