Внутритканевый свч-излучатель и способ его изготовления

 

Изобретение относится к медицинской электрохирургической аппаратуре для прогрева и коагуляции ткани. Целью изобретения является улучшение равномерности нагрева ткани. Излучатель содержит коаксиальный волновод 1, центральный проводник 2 и слой 3 диэлектрика. Слой диэлектрика концентричен центральному проводнику, а толщина слоя изменяется по его длине. Слой диэлектрика образован необратимо термокоагулированным полимером, для нанесения которого приготавливают состав в виде геля, имитирующий по механическим и электрофизическим свойствам биоткань. После погружения в этот состав проводника 2 по нему пропускают СВЧ-мощность определенного уровня. После извлечения и сушки слой 3 термокоагулированного полимера покрывают водонепроницаемой пленкой. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1,SU, 15 55 (51)5 А 61 В 17/36

Г

I вал 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4283408/28-14 (22) 26.05.87 (46) 15.01.90. Бюл. У 2 (72) Ю.А. Хитров, Е.А. Корепанова и В.Н. Макаров (53) 615.475(088.8) (56) Патент США N 4494539 кл. А 61 В 17/36, опублик. 1985.

Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. М.: Мир, 1984, т. 1, с. 63.

Мулин Ю.А. и др. Защитные покрытия и футеровки на основе термопластов. Л.: Химия, 1984, с. 78.

t (54) - ВНУТРИТКАНЕВЫЙ СВЧ-ИЗЛУЧАТЕЛЬ

И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к медицинской электрохирургической аппаратуре для прогрева и коагуляции ткани.

Целью изобретения является улучшение равномерности нагрева ткани. Излучатель содержит коаксиальный волновод

1, центральный проводник 2 и слой 3 диэлектрика. Слой диэлектрика концентричен центральному проводннку, а толщина слоя изменяется по его длине. Слой диэлектрика образован необратимо термокоагулированным полимером, для нанесения которого приготавливают состав в виде геля, имитирующий по механическим и электрофизическим свойствам биоткань. После погружения в этот состав проводника

2 по нему пропускают СВЧ-мощность определенного уровня. После извлече- ф ния и сушки слой 3 термокоагулированного полимера покрывают водонепроницаемой пленкой. 2 с. и 2 s.ï.ô-лы, 2 ил.

1535533

Досоз — ° з1пг (kz + и /2), 21

40 где d

2 толщина слоя при 2 = 0; расстояние от начала выступающей части проводника до рассматриваемой точки; длина центрального проводника излучателя; действительная часть постоянной распространения.

При выполнении излучателя с толщиной слоя диэлектрика, определяемой по укаэанному выражению, обеспечинается более равномерная толщина коагулируемой ткани чем это возможно с исУ

55 пользованием известных устройств.

Способ изготовления внутритканевого СВЧ-излучателя заключается в следующем.

Изобретение относится к медицинской электрохирургической аппаратуре с использованием сверхвысокочастотной энергии.

Цель изобретения — улучшение равномерности нагрева эа счет большей однородности электрического поля в биоткани, окружающей центральный проводник. 10

На фиг. 1 показан внутритканевый

СВЧ-излучатель; на фиг. 2 — схема нанесения слоя диэлектрика в термокоагулируемом геле.

Внутритканевый СВЧ-излучатель содержит коаксиальный волновод 1, центральный проводник 2 и слой 3 диэлектрика.

На фиг. 2 обозначены: 4 — гель;

5 — коагулируемый слой геля; 6— диаграмма электрического поля.

Внутритканевый СВЧ-излучатель работает следующим образом.

Излучатель подключают к СВЧ-генератору мощности и подводят к поверхнос- 5 ти биоткани до соприкосновения. Включают СВЧ-мощность, при этом она по коаксиальному волноводу 1 поступает на выступающую часть центрального проводника 2 и излучается в пространство, нагревая биоткань. При погружении излучателя в глубину биоткани происходит бескровная коагуляция прилегающего к центральному проводнику 2 объема биоткани.

Слой диэлектрика 3, наносимый на центральный проводник 2 излучателя по его длине, характеризуется переменной толщиной:

15-20

3-5

0,9-1, 1

81, 1-73,9

Поскольку в тканях организма челонека содержание белков колеблется в пределах 18-257, общая концентрация солей составляет около 1Х, à остальную массу ткани составляет вода, для состава, имитирующего ткань, взяты средние значения указанных в формуле величин. Гелеобразная консистенция необходима для предотвращения переноса тепла путем конвекции, которая искажает картину теплового поля излучателя.

Гель готовят следующим образом.

В 77 г дистиллированной воды растворяют 1 r хлористого натрия и 18 r бычьего сывороточного альбумина. 3атем добавляют к полученному раствору 4 г размолотого желатина и оставляют на один час. После этого подогревают состав на водяной бане до

50 С при перемешивании до полного растворения желатина ° После охлаждения раствора до комнатной температуры образуется прозрачный желтоватого цвета гель.

Для нанесения слоя диэлектрика полностью погружают в гель выступающий центральный проводник и пропускают по нему СВЧ-энергию с частотой

2450 ИГц и мощностью, рассчитанной по форм уле отраженная СВЧ мощность, Вт; коэффициент, подобранный экспериментально;

Приготавливают гель иэ необратимого термокоагулируемого полимера, полностью погружают в него выступающий центральный проводник, пропускают

СВЧ-мощность, нагревая гель, извлекают из него излучатель, ополаскивают его дистиллированной водой, высушивают и покрывают водонепроницаемой пленкой из диэлектрического материала.

Для изготовления внутритканевого излучателя приготавливают состав в виде геля, имитирующий по механическим и электрофизическим свойствам биоткань и содержащий, вес.Х:

Бычий сывороточный альбумин

Желатин

Хлористый натрий

Вода

1535533 т< т

15 ля излучателя.

5р теплоемкость геля, Дж/r град, плотность геля, г/см ; длина выступающей части центрального проводника, не превышающая двух длин волн в ткани, см; радиус центрального проводника, см; температура коагуляции полимера, град; исходная температура геля, град; время СВЧ нагрева, равное !

-2 с;

Учитывая, что теплоемкость гелгсоставляет 3,47 Дж/г град, плотность геля = 1,07 г/см, длина выступающей части центрального проводника

1 = 1,7 см, радиус центрального проводника r =- 0,034 см, температура коагуляции бычьего сывороточного альбумина Ti — 65 Г, исходная темпе- 25 ратура геля т — 20 С, время СВЧ-нагрева t = 1 с, а также то, что измеренная отраженная мощность Р составляет 47 от выходной мощности генератора, а эмпирически найденный для Зр частоты 2450 МГц коэффициент пропорциональности К равен 50, рассчитанная мощность, подаваемая в излуча— тель, составляет 54 Вт.

Поглощение СВЧ-мощности гелем 4, имитирующим по своим свойствам коагудируемую ткань, приводит к нагреву и термокоагуляции альбумина, который образует слой 5, адгеэированный к поверхности погруженного в гель проводника. 4р

При этом толщина коагулированного слоя пропорциональна интенсивности тепловыделения, которая, в свою очередь, пропорциональна плотности тока, протекающег в геле . При коротких экспозици- 4б ях, когда процессами термодиффузии можно пренебречь, конфигурация коагулированного слоя альбумина будет соответствовать изотерме теплового поПосле пропускания СВЧ-мощности излучатель извлекают из геля, ополаскивают дистиллированной водой и высушивают при комнатной температуре в замкнутом объеме с поглотителем влаги, в качестве которого используют хлористый кальций. Высушивание проводят до постоянной толщины слоя диэлектрика, которую контролируют с помощью микроскопа и окуляр-микрометра.

Высушенный слой альбумина покрывают одним слоем фторопластового лака

Ф-32Л путем окунания с последующим высушиванием при комнатной температуре. Образованная таким образом пленка защищает слой альбумина от набухания во влажной среде и при погружении излучателя в ткань.

Формула изобретения

1. Внутритканевый СВЧ-излучатель, содержащий коаксиальный волновод с выступающим центральным проводником, покрытым слоем диэлектрика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения равномерности нагрева эа счет большей однородности электрического поля в биоткани, окружающей центральный проводник, слой диэлектрика расположен осесимметрично, его толщина d изменяется вдоль проводника согласно выражению

/ tz

d = d cos(— )sin (kz + Р/2) 21)

t толщина слоя изоляции при г = О; расстояние от начала выступающей части проводника до рассматриваемого сечения; длина центрального проводника излучателя; действительная часть постоянной распространения.

2. СВЧ-излучатель по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что слой диэлектрика образован термокоагулированным полимером, покрытым водонепроницаемой диэлектрической пленкой, толщины которых не превышают соответственно О, 15 и 0,02 радиуса центрального проводника.

3. Способ изготовления внутритканевого СВЧ-излучателя с выступающим центральным проводником, включающий нанесение на проводник слоя диэлектрика с последующей его сушкой, о тл и ч à lo шийся тем, что диэлектрик изготавливают из геля, с необратимо термокоагулируемым полимером, для чего выступающий центральный проводник излучателя полностью погружают в гель, нагревают гель СВЧ-излучени1535533

P + К С ° P 1 и г (Т, — Т )

P о где

5 отличагель, имеющий

15-20

3-5

0,9-1,1

Остальное

Т и Т вЂ” температура коагуляции и исходная температура геля, град; нагревают сверхвысокочастотной мощностью Р, определяемой выражением

2 с время нагрева за.

Составитель В. Аниськин

Техред М.Дидык

Корректор И. Муска

+»

Подписное

Редактор А. Лежнина

Тираж 531

Заказ 67

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Произнодственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина 101

1 ем, вынимают излучатель, ополаскивают дистиллированной водой .и просушивают, затем покрывают его водонепроницаемой пленкой иэ диэлектрического материала.

4 ° Способ по п. 3, ющий с я тем, что состав, мас. 7:

Бычий сывороточный аль бумин

Желатин

Хлористый натрий

Вода отраженная СВЧ-мощность, Вт1 коэффициент условий эксперимента; теплоемкость геля. Дж/г град; плотность геля, г/cM . радиус центрального проводника, см;