SU1140778A1 - Cryosurgical instrument - Google Patents

Abstract

1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ , содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы дл  подвода иотвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку , расположенную.между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала дл  подвида хладагента, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  замораживакицей способности инструмента и скорости замораживани , между наружной стенкой канала дл  подвода хладагеьта и пористой вставкой образована кольцева  полость, соединенна  с каналом дл  отвода хладагента, а пориста  вставка выполнена селективно-проницаемой.1. A CRYOSURGICAL TOOL containing a thermally insulated housing with a tip, channels for supplying a coolant and placed in the housing and a porous insert located between the inner wall of the tip and the outer wall of the channel for a subgrade of the refrigerant, characterized in that, in order to increase the freezing of the channel, to increase the freezing of the refrigerant, in order to increase the freezing, it is necessary to increase the freezing of the refrigerant in the form of freezing refrigerant, in order to increase the amount of freezing, to increase the freezing of the refrigerant, in order to increase the amount of freezing, it is necessary to increase the freezing of the refrigerant, in order to increase the freezing of the refrigerant, it is necessary freezing rate, between the outer wall of the coolant inlet channel and the porous insert is formed an annular cavity connected to the coolant outlet channel, and pori that the insert is selectively permeable.

Description

2.Инструмент по п. 1, отличающийс  тем, что в пористой вставке выполнен по крайней мере один лабиринтный канал дл  подвода паровой фазы хладагента к каналу дл  отвода хладагента.2. A tool according to claim 1, characterized in that at least one labyrinth channel is provided in the porous insert for supplying the refrigerant vapor phase to the channel for discharging the refrigerant.

3.Инструмент по п. 2, отличающийс  :Тем, что лабиринтный канал выполнен в виде полости в пористой вставке,3. The tool according to claim 2, characterized in that the labyrinth channel is made in the form of a cavity in a porous insert,

4. Инструмент по п. 2, отличающийс  тем, что лабиринтный канал выполнен в виде канавки на боковой поверхности пористо} вставки.4. The tool according to claim 2, characterized in that the labyrinth channel is made in the form of a groove on the side surface of the porous} insert.

. 5. Инструмент по п. 2, о т л и чающийс  тем, что лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности пористой вставки, обращенной к рабочей поверхности наконечника.. 5. The tool of claim 2, about tl and the fact that the labyrinth channel is made on the end surface of the porous insert facing the working surface of the tip.

Изобретение относитс  к медицинской технике и предназначено дл  использовани  в клинической и экспериментальной хирургии.The invention relates to medical technology and is intended for use in clinical and experimental surgery.

Известен криохирургический зонд, содержащий теплоизолированный корпус, подвод щую и отвод щую хладагент магистрали и теплообменник, выполненный в виде охлаждаемого наконечника с размещенными на его внутренней поверхности ребрами, соприкасающимис  своими вершинами со стенками подвод щей магистрали с образованием каналов в теле охлаждаемого наконечника l3.A cryosurgical probe containing a heat-insulated body, supply and discharge refrigerant of the main line and a heat exchanger made in the form of a cooled tip with ribs located on its inner surface, contacting its apexes with the walls of the supply line with the formation of channels in the body of the cooled tip l3, is known.

В данной конструкции подвод ща  хладагент магистраль нагружена интенсивными тепловыми потоками со стороны ребер теплообменника, в св зи с чем в рабочую часть наконечника поступает перегрета  криогенна  жидкость . газожидкостна  смесь), что приводит к снижению замораживающей способности криоинструмента и скорости замораживани . Кроме того, больша  часть объема охлаждаемого наконечника инструмента заполнена относитейьно массивными элементами конструкции имеющими значительную теплоемкость, .что существенно снижает скорость замораживани  биологической ткани и увеличивает пoтpeблeниe хладагента.In this construction, the coolant supply line is loaded with intense heat fluxes from the side of the heat exchanger fins, due to which the cryogenic liquid is overheated in the working part of the tip. gas-liquid mixture), which leads to a decrease in the freezing ability of the cryotool and the speed of freezing. In addition, most of the volume of the cooled tip of the tool is filled with relatively massive structural elements with significant heat capacity, which significantly reduces the freezing rate of biological tissue and increases the consumption of refrigerant.

Необходимо отметить также, что больша  теплова  инерционность устройств данного типа делает невозможным применение их в сочетании с системами электронного управлени  режимами криовоздействи  и стабилиза . ции температуры, что весьма актуально дл  повьш1ени  повтор емости резултатов .It should also be noted that the large thermal inertia of devices of this type makes it impossible to use them in combination with electronic control systems for cryo-effects and stabilization. temperature, which is very important to increase the repeatability of the results.

, Известен также криохирургический инструмент, содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы дл  подвода и отвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку , расположенную между внут15ённей стенкой наконечника и наружной стенкой канала дл  поДвода хладагента.A cryosurgical instrument is also known, which contains a heat-insulated body with a tip, channels for supplying and discharging refrigerant placed in the case, and a porous insert located between the inner wall of the tip and the outer wall of the channel to supply the refrigerant.

В известной конструкции увеличение хладопроизводительности обеспечиваетс  тем, что парожидкостна  смесь под давлением в две атмосферы продавливаетс  через пористую прокладку,состо щую из пористого теплопроводного материала с большой суммарной поверхностью теплообмена 2.In the known construction, an increase in the cooling capacity is ensured by the fact that the vapor-liquid mixture under pressure in two atmospheres is forced through a porous pad consisting of a porous heat-conducting material with a large total heat exchange surface 2.

Однако така  организаци  теплообмена также обладает р дом недостатков преп тствующих получению высокой замораживающей способности и высокой скорости замораживани , так как в двухфазной смеси жидкость - пар, продавливаемой через пористый материал прокладки, часть жаркого хладагента не вскипает на пористой прокладке, поскольку капли жидкости захватываютс  и унос тс  потоком пара из зоны наконечника, участвующей в теплообмене с замораживаемой биологической тканью, в зону с более низким давлением, наход щуюс  за пределами рабочей области наконечника и за пределами пористой прокладки. Вследствие этого эффективно используетс  не вс  энерги  фазового перехода жидкость пар , что приводит к существенному снижению замораживающей способности . криохирургического инструмента и ско рости замораживани , а также к непроизводительному расходу хладагента. На ,31However, such an organization of heat exchange also has several disadvantages that prevent obtaining high freezing capacity and high freezing speed, because in a two-phase liquid mixture - steam, which is forced through a porous gasket material, a part of the hot refrigerant does not boil on the porous gasket, because liquid droplets are trapped and carried away steam flow from the tip zone, which is involved in heat exchange with the biological tissue to be frozen, to a zone with a lower pressure, outside the working area. asti tip and outside the porous pad. As a result, not all the energy of the phase transition liquid vapor is effectively used, which leads to a significant decrease in the freezing ability. cryosurgical instrument and freezing rate, as well as unproductive refrigerant consumption. On, 31

конец, пориста  прокладка  вл етс  тепловой нагрузкой на подаклцую хладагент магистраль с отрицательными последстви ми на параметры криоинструмента .the end, the porous gasket is the heat load on the coolant main with negative consequences for the cryoinstrument parameters.

Указанные недостатки известной конструкции также ограничивают возможности программного регулировани  температуры и других параметров криовоздействи .These drawbacks of the known construction also limit the possibilities of software temperature control and other parameters of cryotherapy.

Целью изобретени   вл етс  увеличение замораживающей способности инструмента и скорости замораживани .The aim of the invention is to increase the freezing ability of the tool and the speed of freezing.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в криохирургическом инструменте, содержащем теплоизолированный корпус с наконечником, каналы дл  подвода и отвода хладагента, размещенные в Корпусе, и пористую вставку, расположенную между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала дл  подвода хладагента, между наружной стенкой канала дл  подвода хладагента и пористой вставкой образована кольцева  полость, соединенна  с каналом дл  отвода хладагента, а сама пориста  вставка выполнена селективно-проницаемой .This goal is achieved by the fact that in a cryosurgical instrument containing a heat-insulated body with a tip, channels for supplying and discharging refrigerant located in the Case, and a porous insert located between the inner wall of the tip and the outer wall of the channel for supplying refrigerant between the outer wall of the channel for supplying a coolant and a porous insert are formed by an annular cavity connected to the coolant outlet channel, and the porous insert itself is made selectively permeable.

Кроме того, в пористой вставке выполнен по крайней мере один лабиринтный канал дл  подвода паровой фазы хладагента к каналу дл  отвода хладагента.In addition, at least one labyrinth channel is provided in the porous insert for supplying the vapor phase of the refrigerant to the channel for draining the refrigerant.

При этом лабиринтный канал- выполнен в виде полости в пористой вставке , либо в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки, либо на торцевой поверхности пористой вставки, обращенной к рабочей поверхности наконечника.At the same time, the labyrinth channel is made in the form of a cavity in a porous insert, or in the form of a groove on the lateral surface of the porous insert, or on the end surface of the porous insert facing the working surface of the tip.

На фиг. 1 изображен криохирургический инструмент, в котором между наружной стенкой канала дл  подвода хладагента и пористой вставкой образована кольцева  полость; на фиг.2 криохирургический инструмент, в пористой вставке которого выполнен лабиринтньй канал, причем канал выполнен в виде полости в пористой вставке i на фиг. 3 - криохирургический инструмент, в котором лабиринтный канал вьтолнен в виде канавки на боковой поверхности пористой вставки; на фиг. 4 - криохирургический инструмент (аппликатор) , в котором лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности пористой вставки, обра407784FIG. 1 shows a cryosurgical instrument in which an annular cavity is formed between the outer wall of the coolant supply channel and the porous insert; in FIG. 2, a cryosurgical instrument, in a porous insert of which a labyrinth channel is made, the channel being designed as a cavity in a porous insert i in FIG. 3 - cryosurgical instrument, in which the labyrinth channel is made in the form of a groove on the lateral surface of the porous insert; in fig. 4 - cryosurgical instrument (applicator), in which the labyrinth channel is made on the end surface of the porous insert, pattern 407784

щенной к рабочей поверхности наконечника .to the working surface of the tip.

Криохирургический инструмент содержит каналы 1 и 2 дл  подвода и отвода хладагента, размещенные в теплоизолированном корпусе 3, охлаждаемый наконечник 4 пористую вставку 5, расположенную между внутренней стенкой наконечника 4 и наружной стенкоThe cryosurgical instrument contains channels 1 and 2 for the supply and removal of refrigerant, placed in a heat-insulated casing 3, cooled tip 4 porous insert 5 located between the inner wall of the tip 4 and the outer wall

10 канала 1 дл  подвода хладагента. Между наружной стенкой канала дл  подвода, хладагента и пористой вставкой образована кольцева  полость 6, соединенна  с каналом 2 дл  отвода хладагента, а сама пориста  вставка 5 вьтолнена селективно-проницаемой по отношению к жидкостной и паровой фазам хладагента. Пориста  вставка 5 укреплена на выходном конце канала10 channel 1 for refrigerant supply. An annular cavity 6 is formed between the outer wall of the inlet channel, the refrigerant and the porous insert, connected to the refrigerant outlet channel 2, and the porous insert 5 itself is selectively permeable to the liquid and vapor phases of the refrigerant. Porous insert 5 is fixed at the output end of the channel

0 1 дл  подвода хладагента и контактирует со стенками наконечника 4 (фиг.1).0 1 for the supply of refrigerant and is in contact with the walls of the tip 4 (figure 1).

В пористой селективно-проницаемой- вставке 5 вьтолнены лабиринтные каналы 7, 8 или 9 дл  подвода паровой фазы хладагента к каналу 2 дл  отвода хладагента. Лабиринтный канал выполнен в виде полости 7 (фиг.2) в пористой вставке 5, например, винтовой формы или в виде канавки 8In the porous selectively permeable insert 5, labyrinth channels 7, 8 or 9 are filled to supply the refrigerant vapor phase to channel 2 for refrigerant removal. The labyrinth channel is made in the form of a cavity 7 (FIG. 2) in a porous insert 5, for example, of a screw shape or in the form of a groove 8

(фиг. 3) на боковой поверхности пористой вставки, а стенки канала  вл ютс  составными - с одной стороны они образованы поверхностью вставки 5, с другой - внутренней поверхностью охлаждаемого наконечника 4. В криохирургическом инструменте аппликационного типа (фиг. 4) имеет преимущество лабиринтный канал 9, расположенный на торцевор поверхности пористой вставки 5, обращенной к стенке охлаждаемого наконечника 4, контактирующей с замораживаемой биологической тканью. В пористой вставке 5 (фиг.. 14 ) предусмотрен распределительный объем 10, в который поступает хладагент из канала 1 дл  подвода хладагента .(Fig. 3) on the side surface of the porous insert, and the walls of the channel are composite - on the one hand they are formed by the surface of the insert 5, on the other - the inner surface of the cooled tip 4. In the cryosurgical instrument of the application type (Fig. 4), the labyrinth channel 9, located on the face of the surface of the porous insert 5, facing the wall of the cooled tip 4, in contact with the frozen biological tissue. In the porous insert 5 (Fig. 14), a distribution volume 10 is provided, into which the refrigerant flows from the channel 1 for supplying the refrigerant.

Криохирургический инструмент рабо|тает следующим образом. Из подвод щего канала 1 в распре;делительный объем 10 вставки 5 поступает хладагент (например, жидкий азот), который за счет капилл рного , эффекте пропитывает весь объем пористой вставки 5. На хорошо развитой поверхности пористого материала вставки 5 жидкий хладагент вскипает. В результате парообразовани  в кащшл рных каналах пористого материала позьшаетс  давление, и вследствие наличи  перепада давлени  между подвод щим и отвод щим каналами 1 и 2, пары хладагента поступают в. кольцеву полость 6 и каналы 7-9 и продвигаютс в сторону меньшего давлени , т.е. за область пористой.вставки 5 по направлению к отвод щему каналу 2. При этом жидкость за cleT капилл рного эффекта проникает в объем пористой вставки 5, заполн ет капилл рные каналы и вьщавливает паровую фазу в кольцевую полость 6 и лабиринтные каналы 7-9 дл  выхода хладагента.Вследствие суммарного воздействи  этих двух эффектов создаютс  услови  дл  циркул ции жидкой фазы внутри пористой вставки 5 по капилл рным каналам образованным между частичками пористого материала, а парова  фаза через поверхность стенок кольцевой полости 6 и каналов 7-9 беспреп тственно выводитс  из капилл ров пористого материала вставки 5 к отвод щему каналу 2.The cryosurgical instrument operates as follows. A coolant (e.g., liquid nitrogen) flows from the supply channel 1 into the distribution volume of the insert 5, which through the capillary effect soaks the entire volume of the porous insert 5. The liquid refrigerant boils on the well-developed surface of the porous material of the insert 5. As a result of the vaporization of the porous material in the openings of the porous material, pressure is created, and due to the presence of a pressure difference between the inlet and outlet channels 1 and 2, the refrigerant vapor enters. annular cavity 6 and channels 7-9 and moving towards lower pressure, i.e. for the region of the porous insert 5 towards the discharge channel 2. The liquid for the cleT capillary effect penetrates the volume of the porous insert 5, fills the capillary channels and pumps the vapor phase into the annular cavity 6 and the labyrinth channels 7-9 for exit refrigerant. Due to the combined effect of these two effects, conditions are created for the circulation of the liquid phase inside the porous insert 5 through the capillary channels formed between the particles of the porous material, and the vapor phase through the walls of the annular cavity 6 and canal s 7-9 unhindered outputted from capillary porous material of the insert 5 to the outlet channel 2 present.

Лабиринтна  форма выходных каналов , например винтова  форма, форма спирал и т.п., обеспечивающа  наиболее развитую поверхность стенок каналов 7-9«при минимальной величине рабочего объема наконечника, приводит также к тому, что капли жидкости , имеющиес  в потоке паровой фазы в каналах, за счет действи  сил инерции оседают на стенках каналов 7-9 и за счет капилл рного эффекта возвращаютс  обратно в пористый материал вставки 5, т.е. возвращаютс  в зону теплообмена, а парова  фаза хладагента уходит вотвод щий канал 2.The labyrinth shape of the output channels, for example, the screw shape, the shape of spirals, etc., providing the most developed surface of the walls of the channels 7-9 "with the minimum working volume of the tip, also leads to the fact that the liquid drops in the vapor phase flow in the channels , due to the action of inertial forces deposited on the walls of the channels 7-9 and due to the capillary effect, they return back to the porous material of the insert 5, i.e. return to the heat exchange zone, and the vapor phase of the refrigerant leaves the feed channel 2.

При такой организации теплообмена в рабочей части охлаждаемого наконечника 4 происходит разделение ф.аз жидкость - пар таким образом, что жидкостна  фаза циркулирует в объеме пористой вставки 5, а парова  фаза хладагента беспреп тственно выводитс  в кольцевую полость-6 и лабиринтные каналы 7-9 и далее пррходит вWith such heat exchange organization, in the working part of the cooled tip 4, f.az liquid is separated — vapor is such that the liquid phase circulates in the volume of porous insert 5, and the refrigerant vapor phase is unobstructedly output into the annular cavity 6 and labyrinth channels 7-9 and further goes to

отвод щий канал 2, чем обеспечиваетс  наиболее полное использование энергии фазового перехода жидкое-: ь - пар непосредственно в зоне охлаждаемого наконечника 4, контактирующей с замораживаемой тканью.diversion channel 2, which ensures the fullest use of the energy of the phase transition liquid-: b - steam directly in the area of the cooled tip 4, in contact with the frozen tissue.

Наличие кольцевой полости 6 обеспечивает также циркул цию паровой фазы хладагента вблизи стенок подвод щего канала 1 и существенно улучшает теплоизол цию канала 1, что снижает тепловую нагрузку на последний, преп тствует вскипанию хладагента еще в подающем канале и, следовательно , также повыщает скорость замораживани , особенно на начальном, наиболее важном с точки зрени  биологических , концепций этапе криовоздействи , и уменьшает расход хладагента.The presence of the annular cavity 6 also ensures the circulation of the refrigerant vapor phase near the walls of the supply channel 1 and significantly improves the thermal insulation of the channel 1, which reduces the heat load on the latter, prevents the refrigerant from boiling up even in the supply channel and, therefore, also increases the freezing rate, especially at the initial, most important from the point of view of biological, concepts, stage of cryo-impact, and reduces refrigerant consumption.

Таким образом, в предложенной конструкции криоцнструмента увеличиваетс  замораживающа  способность (хладопроизводительность ) , повьш1аетс  скорость замораживани  биологической ткани, уменьшаетс  расход хладагента и теплова  инерционность наконечника , что, в свою очередь, улучшает услови  регулировани  процесса криовоздействи , повьша  эффективность лечени  и , повтор емость результатов.Thus, in the proposed cryogenic construction, the freezing capacity (cooling capacity) is increased, the biological tissue freezing rate increases, the flow rate of the refrigerant and the thermal inertia of the tip are reduced, which, in turn, improves the conditions for regulating the cryostimulation process, increasing the treatment efficiency and repeatability of the results.

Сопоставление основных технических характеристик предлагаемого криохирургического инструмента с характеристиками известного по результатам исп|ыч ний показывает, что он превосходна известньй по времени выхода на рабочий режим и оазмесу зоны замораживани при одновременном снижении расхода хладагента и уменьшении массы теплообменника .Comparison of the main technical characteristics of the proposed cryosurgical instrument with the characteristics known from the results of tests shows that it is excellent in limestone in time for reaching the operating mode and in freezing of the freezing zone while reducing the refrigerant flow and reducing the mass of the heat exchanger.

Улучшенные параметры конструкции привод т при использовании к следующим преимуществам: снижению показаний к повторным операци м, сокращению сроков лечени  и времени проведени  одной операции, снижению расхода хладагента дл  проведени  одной операции , расширению круга задач, решаемых криохирургией, и обеспечению возможности использовани  электронных систем управлени  криовоздействием.Improved design parameters result in the use of the following benefits: reduced indications for repeated operations, shortened treatment times and a single operation, reduced refrigerant consumption for a single operation, broadened the range of tasks solved by cryosurgery, and enabled the use of electronic cryosurgery control systems .

иг.Зig.Z

Claims (5)

1. КРИОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий теплоизолированный корпус с наконечником, каналы для подвода и' отвода хладагента, размещенные в корпусе и пористую вставку, расположенную между внутренней стенкой наконечника и наружной стенкой канала для подвйда хладагента, отличающийся тем, что, с целью увеличения замораживающей способности инструмента и скорости за- ·’ мораживания, между наружной стенкой канала для подвода хладагента и поиристой вставкой образована кольцевая полость, соединенная с каналом для отвода хладагента, а пористая вставка выполнена селективно-проницаемой.1. CRYOSURGICAL INSTRUMENT, comprising a thermally insulated body with a tip, channels for supplying and removing refrigerant located in the body and a porous insert located between the inner wall of the tip and the outer wall of the channel for entering the refrigerant, characterized in that, in order to increase the freezing ability of the instrument and freezing speeds, between the outer wall of the channel for supplying refrigerant and a porous insert, an annular cavity is formed connected to the channel for removing refrigerant, and I insert is selectively permeable. 2. Инструмент по π. 1, отличающийся тем, что в пористой вставке выполнен по крайней мере один лабиринтный канал для подвода паровой фазы хладагента к каналу для отвода хладагента.2. The tool on π. 1, characterized in that the porous insert has at least one labyrinth channel for supplying the vapor phase of the refrigerant to the channel for discharging the refrigerant. 3. Инструмент поп. 2, отличающийся тем, что лабиринтный канал выполнен в виде полости в пористой вставке.3. The tool pop. 2, characterized in that the labyrinth channel is made in the form of a cavity in a porous insert. 4. Инструмент по п. 2, отличающийся тем, что лабиринтный канал выполнен в виде канавки на боковой поверхности пористо^ вставки.4. The tool according to claim 2, characterized in that the labyrinth channel is made in the form of a groove on the side surface of the porous insert. . 5. Инструмент по п. 2, о т л и чающийся тем, что лабиринтный канал выполнен на торцевой поверхности порйстой вставки, обращенной к рабочей поверхности наконечника.. 5. The tool according to claim 2, characterized in that the labyrinth channel is made on the end surface of the porous insert facing the working surface of the tip.