CN100374084C - 用于超声波治疗损伤的装置 - Google Patents

Abstract

本装置用于利用超声波治疗损伤。该装置包括部分地由导电塑料制成的、根据人类工程学原理设计的超声波传感器治疗头组件(14)。该装置还利用一个手提式的、根据人类工程学原理设计的主操作单元(2)，它可装在由病人戴在身上的一个盒子(18)内。在操作时，将该传感器治疗组件(14)放在靠近损伤区的地方，并且激励该治疗头组件一段预先决定的时间。为了保持传感器治疗头组件(14)放置恰当，和保证与治疗的原始记录一致，设有安全互锁装置，可以防止不当的激励该传感器。

Description

用于超声波治疗损伤的装置

技术领域

本发明涉及利用超声波治疗损伤的仪器。更具体地说，本发明涉及一种利用根据人类工程学原理设计的便携式信号发生器和根据人类工程学原理设计的传感器，用以治疗骨伤或各种肌与骨骼的损伤和/或问题。

背景技术

利用超声波治疗和判断骨伤是众所周知的。在适当的时间间隔和在靠近骨伤的恰当外部位置上，利用具有相应参数，例如频率、脉冲重复和幅度的超声波冲进行冲击肯定能加速例如骨折和断裂的自然愈合。对于愈合能力低的病人，例如，患骨质疏松的老人超声波治疗可以促使骨伤愈合，而不然的话，将需要用假肢代替，或使病人永远残废。

多尔特(Duarte)的美国专利No.4530360说明了一种基本上无害的治疗方法和从工作表面加超声波脉冲的仪器，该仪器放在皮肤靠近骨伤的地方。在360号专利中描述的声极有一根塑料管，它用作操作者的把手，并且其射频(RF)插头与塑料管连接，用于与RF源连接，而其内部电缆电路则与超声传感器连接。为了施加超声脉冲，操作者在治疗过程中，必需手握声极放在规定位置，直至治疗完成为止。结果，在治疗过程中，病人实际上不能动。治疗时间越长，病人越不方便。360号专利还说明了产生超声波的RF信号范围、超声波功率密度水平、每一个超声波脉冲的持续时间范围和超声波脉冲频率范围。

特利希(Talish)等人的美国专利No.5003965涉及一种超声波身体治疗***，其身体-声极部件，通过金属护皮光纤线与远距离控制单元连接。控制超声波脉冲持续时间和脉冲重复频率的信号，从远离身体-声极部件的地方产生。特利希等人还说明一种用于将该身体-声极部件与病人连接的安装夹具，使得工作表面可靠近皮肤位置。

虽然这些专利所述的***涉及了超声治疗骨伤的治疗方法和装置，但是它们没有公布根据人类工程学原理制成的信号发生器和传感器，而这些发生器和传感器可以在治疗过程中允许病人活动。另外，这些***没有说明，为了使所受的超声波治疗效果最佳，而将传感器放置在大致为受伤的外部皮肤位置处的方法。

发明内容

因此，需要有一种在保持病人可活动的同时，使愈合效果最优的装置。另外还需要一种决定与内部骨伤的位置相应的病人身体上的外部位置的装置。

本发明的超声波治疗装置用于利用超声波治疗损伤。该仪器包括一个带有积分信号发生器的、根据人类工程学原理设计的超声传感器治疗头组件，该积分信号发生器可在为该组件内部的超声传感器提供激励信号。便携式主操作单元设计成可放在病人戴在身上的一个盒中，并且它提供了治疗时间控制电路以及传感器组件恰当安装和工作的监控电路。在工作时，该组件放在靠近损伤的区域，在被激励一段预定的时间内，为了保证传感器治疗头组件安放合适，设有一个安全互锁装置，以保证与治疗的原始记录一致和防止传感器组件不当心被激励。

根据本发明，提供一种用于超声波治疗损伤的装置，它包括：一个主操作单元，其形状做成便于病人携带并具有：一个内部电源，一个信号发生器电路，它包括一个处理器，用于产生脉冲信号的装置，和一个与所述处理器连接用于调节所述脉冲信号的开关，一个显示器，它与所述信号发生器电路相连，用于显示治疗顺序数据，和一个与所述信号发生器电路连接的键盘，从而可以进行控制和让使用者输入数据；和一个超声传感器治疗头组件，超声波信号发生器包含在所述超声传感器治疗头组件中。

最好，该主操作单元具有一个内部电源，用于给传感器治疗头组件中的信号发生器电路供电；一个显示器，它与所述信号发生器电路连接，以显示治疗顺序数据；一个键盘，它与所述信号发生器电路连接，并可供使用者操作和/或输入数据。所述信号发生器电路包括一个处理器，产生脉冲控制信号的装置和一个与所述处理器连接用于调节所述脉冲控制信号的开关。在一个通讯口和处理器之间可以连接通讯接口，以便在超声波信号发生器和一个外部计算机或调制解调器之间提供通讯连系。最好，通讯接口是串行通讯接口，然而，并行接口也可。还设有一个警报器，来告诉使用者治疗时间已过。警报器与处理器连接，因此当超声治疗完成时，处理器使警报器发出警报，并停止产生超声波。

为了保证在激励超声传感器之前使该传感器治疗头组件放置恰当，设有一个安全互锁机构。该传感器治疗头组件的形状可与一个放置在靠近损伤处的夹具相互配合。该夹具有一个孔，其形状做成可以容纳超声波传感器治疗头组件的一部分。至少有二个与夹具连接并伸入该孔中的卡口式凸片在电气上互相连接，以便在凸片间形成导电通路。另外，该超声波传感器治疗头组件包括至少二个带槽的凸片，凸片的至少一部分从该组件的外表面伸出。该带槽的凸片的形状做成可以至少与二个卡口式片接合，并由导电塑料制成。这样，当带槽凸片与卡口式凸片接合时，在带槽凸片之间形成导电通路。在这种结构中，处理器沿着一个导体将安全互锁信号输送至传感器治疗头组件，而带槽凸片之间的导电通路则沿着另一个导体将安全互锁信号返回至处理器。当处理器接收到返回的安全互锁信号时，传感器可以被激励。这个特点保证病人能正确地遵守超声波的原始记录，并且能精确地记录实际的治疗情况。

附图说明

下面将参考附图来说明本发明的优选实施例，其中：

图1为本发明的手提式超声波治疗仪的透视图，图中表示了主操作单元或控制器和超声波传感器治疗头组件；

图2为一透视图，图中的零件与图1的主操作单元和传感器头组件分离开来，并且表示了在治疗过程中，使病人能够活动的盒子肩带和皮带；

图3为治疗过程中，戴上本发明的手提式治疗装置的病人的立体图；

图4为图1的主操作单元的部件分解图；

图5为图1的主操作单元的电路的方框图；

图6为超声传感器组件电路的一个实施例的方框图；

图6A为超声传感器组件电路的另一个实施例的方框图；

图7为确定骨伤定位环和位置的带子的透视图；

图8为固定在戴有模子并表示决定骨伤位置的记号的病人身上的图7所示的定位环的透视图；

图9为放置在该记号中心位置处的模板的透视图；

图10为一透视图，图中的零件与病人的模子分离，该模子有一个可除去的部分和一个保持与对准图1所示的超声传感器组件的夹具；

图11为固定在模子可除去部分上的夹具的透视图；

图12为一透视图，图中的零件与模子，夹具和夹具帽分离；和

图13为一零件分离的透视图，它表示已经对准的可以与夹具作可松动连接的超声传感器组件。

具体实施方式

本发明的超声波治疗装置可用于利用超声波治疗损伤。虽然，这里表示是治疗肌肉与骨骼损伤，其他损伤包括静脉溃疡也可以用。该装置包括一个部分地由导电塑料制成的、根据人类工程学原理设计的超声传感器组件。该装置还使用了一个便携式的、根据人类工程学原理设计的主操作单元(MOU)。该单元为超声传感器治疗头组件提供控制信号。该便携式MOU设计成可装在病人戴的一个盒子内。在操作时，该传感器治疗头组件放在靠近受伤区域的地方，并在一个预先决定的时间段内被激励。为了保证恰当地放置该传感器治疗头组件，设有一个安全互锁装置夹以防止不当的激励传感器组件和保证病人能依从。

现具体地转到图1，图中表示了本发明的手提式超声波治疗装置10。该超声波治疗装置10包括一个MOU12和一个超声传感器治疗头组件14，它用一电缆16与MOU连接。该MOU12的形状根据人类工程学原理设计，可以与盒子18配合，该盒子18由病人利用皮带19和肩带9戴在身上，如图2和3所示。电缆16最好为可以传递较低频率或光学信号以及数字信号的多股导线电缆。电缆6可以包括同轴电缆或其他形式的适当的电缆。另一种可供选择的方案是，电缆16可包括光缆，用于传递光学信号。

参见图4，MOU12包括一个壳体20，它一般做成两半，由螺钉、超声波焊接或粘接剂连接在一起。一个印刷电路板22放在壳体20内，并通过电缆26与显示组件24连接。显示组件24包括安装板28。显示器30和键盘31，如图1所示。显示器30，例如，可以为适合显示文本和数字的液晶式显示器或LED(发光二极管)式的显示器。电池夹32与印刷电路板22连，以适应实时时钟和本发明的超声波治疗头组件的便携式操作。另外，在电池盒中可放置适当的电池，例如，一排三个锂电池。

通讯口34固定在印刷电路板22上，并且通过壳体20的通道36可以接近它。通讯口34与印刷电路板22上的信号发生器电路38连接，并可在信号发生器和外部计算机之间提供通讯连系，例如，进行串行通讯。在这个结构中，医师可以输入存贮在信号发生器电路38内的信息，例如，数字、日期、天数和/或病人开始实际治疗的持续时间。

图5表示在MOU12内的信号发生器电路38的方框图，它产生和控制传输给超声传感器组件14的脉冲。最好，信号发生器电路38包括一个处理器44，该处理器具有存储器43(例如RAM和ROM)和用于控制处理器动作及传感器治疗头组件14的贮存程序，例如，***程序和应用程序。处理器44与显示器30和键盘31连接，并且设计在可以接收从键盘31送出的数据和将数据传送至显示器30。处理器44可以包括一个微处理器例如，微处理器的Intel80/x86***，或者，处理器44可以为一个具有内存储器的微控制器。通讯接口35连接在通讯口34和处理器44之间，并可以与，例如外部计算机进行通讯。通讯接口35可以为串行接口，例如，RS-232接口，并行接口或调制解调器。

处理器44还可用来控制治疗顺序，即超声治疗的开始时间和停止时间。处理器可以为治疗时间预先编程，和使用者(例如，医师或病人)可以通过键盘31选择各个治疗时间中的一个，或者，处理器可以由使用者通过键盘编程、设定开始和停止顺序。虽然，治疗时间一般在10～20分钟范围内，但一般的治疗时间也可在1和55分钟之间的范围内。当治疗时间被激活时，处理器44关闭开关60，开关60则可允许调制信号通至电缆16。当治疗时间过了时，开关60打开，禁止调制信号通至电缆16。另外，当治疗时间过了时，处理器44可以送出一个警报信号给警报器62，使它工作。

参见图6，图中表示传感器治疗头组件电路的一个实例的方框图。传感器治疗头组件电路包括一个接收器66，它接收由信号发生器经电缆16传递的信号。接收器66与传感器驱动装置67连接，该驱动装置激励传感器68。图6A表示传感器治疗头组件电路的另一个实施例。在这个实施例中，传感器治疗头组件14包括一个内部电池69，它给传感器治疗头组件的内部组件供电。例如，电池69给信号监控电路70和信号驱动器71供电。最好，信号监控电路70提供一个数字输出信号72，该信号代表传感器驱动装置67的输出的波形特性。这些特性包括，例如，频率、脉冲重复频率、脉冲宽度和信号驱动的传感器68的平均输出功率。信号监控电路70的输出信号，通过驱动器71和电缆16传递给信号发生器。夹具互锁73可以包括在传感器治疗头组件的外表面上的开关。该互锁装置为传感器治疗头组件14的内部组件供电，以便保证在将传感器激励之前传感器治疗头组件14可以恰当地放置。这另一个实施例的更详细的说明在美国专利No.5,003,965中叙述，这里引入该专利供参考。

虽然，在这里本发明表示成带有单一个传感器治疗头组件，但是，本发明也可以设想成多个组件与一个单一MOU一起使用。

参见图7，图中表示用于决定伤骨位置的定位环80。定位环80包括一根带子82，它用于可松开地将该环固定在病人身上。带子82最好有二部分84和86，它们可以快速地将环80固定在病人身上和从病人身上松开。环80由可以用选择的医疗可视***看见的材料制成。这样，假如采用X-射线，则环80应至少部分地对X-射线辐射不透明。假如采用红外线辐射，则环80应至少部分地对红外线辐射不透明，而假如采用磁共振成像，则环80应至少部分地呈顺磁性。然而，也可用其他材料来制造该环，使该环能被医疗可视或成像***检测。

环80的尺寸一般是随病人的身材、损伤部位的估计尺寸和位置和所使用的可视***形式而变化的。例如，为了决定一个平均身材的人的肢体(例如，尺骨或桡骨)的骨折位置和使用X-射线成像***，则该环的标称直径可为1.5英寸。在这个例子中，该环可以为由横截面标称直径为0.2英寸的金属材料制成的刚性环圈。作为另一个例子，假如所采用的可视***为超声波成像***，则环80可以基本上是挠性的和平的，其轮廓可以做成与靠近它放置的表面相符，因此，扫描或成像传感器可以横跨该表面和环运动。

如上所述，带子82有二部分84和86，每一部分的一个末端都固定在环80上。该两个部分84和86最好具有钩圈形的紧固组件，例如VELCRO牌的，使该两个部分可以固定在一起和迅速松开。也可采用其他快速松开的固定方法。

图8至12表示确定伤骨的位置；固定夹具以便将传感器治疗头组件保持靠近伤骨区和将超声传感器组件与夹具连接，用以治疗伤骨。首先，将定位环80放在，例如，病人手臂上的模子88上，其应与估计或接近的损伤位置相应。这个初始位置是骨伤外部位置的初步接近，它可根据先前的X-射线检查、医生的诊断或病人对损伤点的回忆确定。

骨折区的外部图象(例如，X-射线图象)可以包括定位环80。虽然，定位环80相对于骨伤的初始位置是初步接近的，但在许多情况下，该初始位置足够精确到使X-射线可描绘出被该环80框起来的骨伤部位。所得到的X-射线图象显示了骨伤相对于定位环80的位置。X-射线可用来引导决定模上相对于实际定位环80的相应点，即记号90的位置。记号90给出了在模子上骨伤的接近的外部位置。如果需要精确度更高，可以围绕记号90决定环80的中心，再作一次x-射线照射，根据骨折相对于X-射线图象上该环的位置，再作一次新的记号(没有示出)。连续反复地进行定位环80的再定位和对损伤处进行X-射线照射，可以得到更高的位置精确度。

如图9和10所示，长方形的模板92压在模子88上，并且其中心在模子88上的骨折的外部位置记号90上。模板孔的内部边缘的外形描画在模子88上，然后除去模子的一部分，这样，模子88上的开口94使皮肤露出，如图10所示。模子88的开口94中放有一个毛毡垫96。其厚度大约与模子的厚度一样。毛毡垫96还有一个圆柱形孔，可以装一个圆柱形毛毡垫98。毛毡垫96用以支承夹具102并保持对皮肤的压力，该压力有助于防止窗口浮肿(肿胀)，并且基本上与模子88作用在皮肤上的压力相当，它将在下面更详细地说明。

最好，为了保持和对准超声传感器组件14，模板92因而也是模子88的开口94比夹具102的凸缘100小，因此，当将夹具放在开口94上面时，该凸缘100与包围开口94的模子表面接合。夹具102还具有一个圆孔104和卡口式的锁紧凸片106，孔104的直径基本上与圆柱形毛毡垫98的直径相同。

图11表示放在模子88的开口94和毛毡垫96上面的夹具102，孔104和圆柱形毛毡垫98是同轴对中的。当如图8所示，夹具102的凸缘100与模子88接合时，夹具102局部地压缩毛毡垫96，使它贴在皮肤上，如图10所示，从而可以接近模子除去部分的压力，而在该除去部分处毛毡垫与皮肤接合。

参见图12，图中表示了夹具102的帽108。设置帽108是为了在进行超声波治疗时，保持对暴露在夹具102中的身体组织的压力。帽108有一个圆柱形部分110，它伸入夹具102的孔104中。在帽108的圆柱形部分110上有带槽的凸片112，它们可与夹具102中的卡口式凸片106接合。圆柱形毛毡垫98放在孔104中，并且圆柱形部分110***孔104中，而带槽的凸片112错开卡口式片106。帽108压在圆柱形毛毡垫98上，直至帽108和圆柱形毛毡垫98作用在皮肤上的压力接近模子88作用在皮肤上的压力时为止。(圆柱形毛毡垫98也可以由基本上是平的圆形层构成，一次可以去除一层，以便调整毛毡垫的厚度和作用在皮肤上的压力)。这个压力有助于防止窗口浮肿。然后，转动帽108，使其带槽的凸片112与卡口式凸片106接合。

图13为一透视图，它表示超声传感器治疗头组件14和夹具102对准，用以进行伤骨的超声波治疗。传感器治疗头组件的突出部分114具有带槽的凸片116，它们与夹具102中的卡口式凸片106接合。如图10所示，当帽108和圆柱形毛毡垫98除去时，突出部分114***夹具102的孔104和毛毡垫96的孔中，并与之配合，此时，带槽的凸片116错开卡口式凸片106。将传感器治疗头组件14的工作表面118压在皮肤上，然后转动传感器治疗头组件14，使其带槽的凸片116与卡口式凸片106接合。然后，开始超声波治疗。

再参见图5和6，为了防止不当的激励传感器治疗头组件14和保证与治疗原始记录一致，带槽的凸片116最好由导电塑料制成，并且夹具102中的卡口式凸片106是接上电的。这样，当带槽的凸片116与卡口式凸片106接合时，在至少二个带槽凸片116之间形成一条电气通道。可以使用的适当的导电塑料包括带有碳、不锈钢、镍或铝纤维的导电ABS塑料。

最好，传感器治疗头组件14的工作表面118包括凝胶传感装置，用以确认在工作表面118上有超声导电材料存在。在工作表面118***夹具102中和与皮肤接触之前，应用耦合凝胶预先涂在表面118上。另一个可供选择的方案是，用凝胶袋，凝胶球胆或类似的容器装凝胶，把它放在传感器治疗头组件14的工作表面118的邻近处。

应当理解，可以对这里所述的本发明的各个实施例进行各种改进，而不偏离本发明的精神和范围。例如，可以使用各种形状的盒子和信号发生器，以及各种形式的制造材料。另外，对用来激励超声传感器的零件的形状也可以进行各种各样的改进。因此，以上的说明不应被看作是对本发明的限制，而只是表示本发明的优选实施例。本领域的熟练技术人员可以在下面所述的权利要求书所决定的本发明的范围和精神内，进行其他的改进。

Claims (9)

1.一种用于超声波治疗损伤的装置，它包括：

一个主操作单元(12)，其形状做成便于病人携带并具有：

一个内部电源，

一个产生和控制传输给超声传感器治疗头组件脉冲的信号发生器电路(38)，它包括一个处理器(44)，和一个与所述处理器连接用于允许和禁止信号通至电缆(16)的开关，

一个显示器(30)，它与所述信号发生器电路(38)相连，用于显示治疗顺序数据，和

一个与所述信号发生器电路连接的键盘(31)，从而可以进行控制和让使用者输入数据；和

一个超声传感器治疗头组件(14)，所述超声传感器治疗头组件中包含有传感器(68)及对传感器(68)进行激励的传感器驱动装置(67)。

2.如权利要求1所述的装置，还包括一个用于容纳所述主操作单元(12)的盒子(18)，所述盒子包括一条皮带(19)和/或一条肩带(9)，使得在治疗过程中盒子可由病人戴在身上，从而使病人可以活动。

3.如权利要求1所述的装置，它还包括一个与所述开关连接的光学发送器，所述光学发送器设计成可将所述脉冲信号转换为光学信号。

4.如权利要求1所述的装置，它还包括一个通讯接口(35)，它连接在一个通讯口(34)和所述处理器(44)之间，用以在所述超声波信号发生器和外部计算机/调制解调器之间提供通信连接。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述通讯接口(35)为一个串行通讯接口。

6.如权利要求1所述的装置，它还包括一个与所述处理器(44)连接的警报器(62)，用于测试是否与治疗原始记录精确一致。

7.如权利要求1所述的装置，还包括形状做成可被病人戴在损伤处邻近地方的夹具(102)，所述夹具用于容纳所述超声传感器治疗头组件(14)的至少一部分。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述夹具(102)包括一个孔(104)，该孔的形状做成可容纳所述超声传感器治疗头组件(14)的所述部分，和至少两个伸入到所述孔中的卡口式凸片(106)，该两个卡口式凸片相互电连接，以便在其间形成导电部分，且其中所述超声传感器治疗头组件(14)包括至少两个带槽的凸片(116)，该带槽凸片至少有一部分从所述组件的一个外表面伸出，并且其形状做成可与所述至少二个卡口式凸片(106)在夹具(102)中接合，所述至少二个带槽凸片(116)由导电塑料制成，使得当所述带槽凸片与所述卡口式凸片接合时，在所述带槽凸片之间形成导电部分。

9.如权利要求7或8所述的装置，它还包括一个帽(108)，它可与所述夹具接合，用于当不用所述超声波传感器治疗头组件(14)进行治疗时来代替所述超声波传感器治疗头组件(14)。

Images