凝胶保持结构 本发明涉及利用超声波来治疗和/或估价肌与骨骼损伤，更具体地说，涉及一种凝胶保持结构。
利用超声波治疗和评价骨伤是众所周知的。在靠近骨伤的适当的外部位置处，使用适当参数的相应剂量的超声波可以加速自然愈合，而很少或没有不利的副作用。对于愈合能力低的病人，例如，许多老人，超声波治疗可以促进骨伤的愈合，而不然的话，可能需要假肢代替，或使病人永远残废。
多尔特(Duarte)的美国专利4530360号说明了一种使用超声脉冲的基本治疗方法和仪器，该超声波脉冲是从放置在靠近骨伤的皮肤位置上的一个工作表面发出的。超声波输送系统的“工作表面”(在本申请中所使用的术语)是将超声波脉冲传递至周围环境地该系统的暴露的和可触知的表面。对于某些系统，工作表面可以是传感器表面本身，而在其他一些系统中，它可以是传感器表面顶层上的一个表面层。多尔特给出了用于产生超声波的射频(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。对每天治疗的时间长短也作了说明。
特利希(Talish)和利夫希(Lifshey)的美国专利5003965号和5186162号(分别称为特利希的965和特利希的162)说明了一种超声波输出系统，其RF发生器和工作表面均为组件式声极部件的一部分，该声极部件则放置在靠近皮肤位置的地方。控制超声波脉冲持续时间和脉冲重复频率的信号从远离声极部件的地方产生。特利希的965和特利希的162还说明了一种夹具装置，它用于固定声极部件，使其工作表面靠近皮肤位置。在特利希965和特利希的162中，皮肤被模子包围，而在特利希和利夫希的美国专利521160号(称为“特利希的160”)中，夹具装置安装在没有覆盖的身体部分上(即没有模子或其他医用包裹材料)。特利希的160还说明了对声极部件的各种改进。
技术上已知，超声波脉冲在气体(例如，空气)中衰减很快，因此，为了使超声波脉冲能有效地传输，超声波脉冲必需通过由固体和液体组成的介质，从工作表面传播至损伤处。由于不是总能够将工作表面完全平的压在与内部操作相应的外部皮肤位置上，因此，为了保证连续接触，在工作表面和皮肤之间要使用能传导超声波的耦合凝胶(以后称为“耦合凝胶”)。事实上，比较新近的系统在工作表面和皮肤之间给出一个小区，用以存放耦合凝胶，这样就排除了工作表面和皮肤之间的任何直接接触，特利希的162说明了这样的系统。
在本申请中，将多尔特和特利希的965，特利希的162和特利希的160均引入供参考。
虽然这些参考资料中所述的系统和其他一些系统对技术熟练的人说明了作为基础的治疗方法和装置，但它们没有说明将耦合凝胶完全包含在皮肤和工作表面之间的区域中的方法。以前，耦合凝胶只是简单地放在工作表面上。当将工作表面和皮肤贴在一起治疗时，凝胶被挤出至附近的区域中。当超声波治疗是通过医用包裹材料(例如，模子)上的孔进行时，这是特别不希望的，因为凝胶会弄脏医用包裹材料邻近的内面部分。
其他一些系统也包含凝胶，但不完善。例如，在特利希的162中所述的系统中，凝胶是注入工作表面和皮肤之间的园周唇部结构所形成的小区域中的。然而，甚至在这个系统中，当为了保证该区域完全充满而注射过多的凝胶时，凝胶在该唇部和皮肤之间会被挤出。
因此，本发明的目的是提供一种装耦合凝胶的装置，它基本上可放在工作表面和皮肤之间的界面上。
为了达到这些目的，本发明提供一个治疗用的超声波输出系统，该系统具有一个基座和一个安装在基座上的超声波发生装置。该超声波发生装置又包括一个可放置在靠近皮肤位置处的暴露的工作表面和一个封围装置；该封围装置用于基本上在靠近工作表面的地方封围住耦合凝胶。
该封围装置可以与大部分任何形式的超声波输出系统(包括组件式系统或更传统的手持式系统)一起使用。
该封围装置可有许多设计形成，这些设计形式至少部分地是随着输出系统结构而变化的。一般，许多超声波输出系统都有一个伸缩部分，其工作表面暴露在其端面处，因此可将工作表面放在靠近皮肤的地方。这包括多尔特的手持式系统，以及诸如特利希的162的组件式系统。这种系统的封围装置可以是一个带有弹性开口的无孔材料制成的囊，该开口环绕着包括工作表面的伸缩部分的端面上拉长。囊体也可用弹性或涂有橡胶的材料制成，这些材料可环绕着包括工作表面的伸缩部分的端面拉长。另一种可供选择的方案是，可以使用超声波或化学方法活化的多孔材料制的囊来装耦合凝胶。在这些实施例中，囊的材料在用超声波或者用化学方法(例如，用酒精擦拭囊)活化之前，基本上是无孔的。一旦被激活，微孔打开，并使传导超声波的耦合凝胶渗出。
还可以将一个预先制好的传导超声波的聚氨酯盘放在超声波发生装置的工作表面和皮肤的中间，以便为新产生的超声能量提供一条传导通道。另一种方案是，可以使用有传导超声波的耦合凝胶放在其中的聚氨酯囊。在这些实施例中，盘式囊可以独立地放置在皮肤和超声波发生装置之间的操作位置上。
该封围装置也可为本质上与透镜帽相似的一个帽。该帽安装在包括工作表面的伸缩部分的端面上，使帽的边与伸缩部分摩擦接合。帽边可以由挠性和弹性材料(例如塑料)制成。帽的盖也可以由挠性和弹性或柔软的材料(例如薄塑料)制成。
该封围装置也可以是封闭的袋或垫，该袋或垫固定在伸缩部分的端面上，用袋和垫的一部分覆盖工作表面。
本发明还包括一种利用超声波输出系统对内部损伤进行超声波治疗的方法。该超声波输出系统有一基座，它可以装入一带露出的工作表面的超声波发生装置；该方法包括下列步骤：密封地将耦合凝胶封围在基本上靠近工作表面的地方，将封围的耦合凝胶放置在前边与内部损伤相应的外部位置的地方，和将在工作表面上发射出的超声波通过封围的耦合凝胶送至与内部损伤相应的外部位置。为了提高传感器的性能，最好在囊的外表面上铺一层耦合凝胶、矿物油、甘油、水或其他能传导超声波的材料的薄膜。
进行超声治疗的这种方法可以包括将耦合凝胶在工作表面上，和拉伸囊的开口而将工作表面装在囊内。凝胶可以涂在工作表面上，然后将囊放在凝胶和工作表面上。另一种可供选择的方案是，将凝胶放在囊中，然后将带有封围凝胶的囊放在工作表面上。然后，至少与工作表面相对的囊的表面的部分放置在靠近与内部损伤相应的皮肤位置处。
进行超声治疗的这种方法还可包括将装有传导凝胶的封闭囊的一部分表面积与工作表面的至少一部分粘接起来。然后，将与工作表面相对的囊的表面的至少一部分放在靠近与内部损伤相应的皮肤位置的地方。
下面参照附图说明本发明的优选实施例，其中：
图1为包围超声波治疗组件的伸缩部分的前端的传导凝胶囊的透 视图；
图2为包围超声波治疗组件伸缩部分前端的传导凝胶囊的侧剖视图；
图3为传导凝胶垫的透视图，其一部分固定在超声波治疗组件伸缩部分的前端；
图3A为一个独立的凝胶囊的透视图，其形状做成可以放置在超声波治疗组件的工作表面和皮肤之间；
图3B为一个独立的传导超声波的聚氨酯盘的透视图，其形状做成可以放置在超声波治疗组件的工作表面和皮肤之间；
图4为组件式的超声波输出系统的侧剖视图，它靠近皮肤位置，在工作表面和皮肤位置之间带有保持传导凝胶的凝胶囊；和
图5为包括超声波传导凝胶囊的手提组件式超声波输出系统的透视图；该凝胶囊的形状做成可用于锁骨断裂处。
参见图1和图2，图中表示本发明的传导凝胶囊10，它包围超声波治疗组件18的前面伸缩部分14。具体地说，该凝胶囊10覆盖着组件18的工作表面22，该工作表面22是基本上与伸缩部分14的前端同在一平面上的。
凝胶囊10是由薄的柔软塑料或与之相当的材料制成的，并且完全包围包括工作表面22的伸缩部分14的前端。另一种可供选择的方案是，凝胶囊10可以由传导超声波的、涂有橡胶的材料制成，该材料可在伸缩部分14的前端上面伸展，这可以更好地适应诸如特利希的162专利中所示的系统，在该系统中，伸缩部分14的前端有一小的园周唇部，该唇部在轴向方向略微伸出工作表面22之外。
凝胶囊10具有开口26，伸缩部分14的前端即通过该开口插入。开口26的周边具有弹性，在不拉伸状态下，其周长比伸缩部分14前端的周长小。因此，为了将伸缩部分14的前端插入凝胶囊10内，必需伸开开口26。一旦插入后，被拉伸的开口26部分上收缩而与伸缩部分14接触，但仍处于伸展状态下。在拉伸的开口26和伸缩部分14之间产生的摩擦可阻止凝胶囊10从伸缩部分14上拖出。
开口26的弹性可以由固定的凝胶囊10的开口26附近的弹性带产生。这更适合于例如，由软塑料制成的凝胶囊10。例如，假如凝胶囊10由传导超声波的涂有橡胶的材料制成，虽然通常也可以在开口26周围做出由涂橡胶的材料制成的增强层，但开口26本来就是有弹性的。
根据所希望的应用场合不同，凝胶囊10可以由多孔或无孔材料制成。最好，在使用多孔材料(例如，PTFE过滤材料)的情况下，当应用化学活化剂例如酒精时，微孔可以膨胀。这使得只有在微孔与化学活化剂接触后，微孔才能挤压传导材料。
在优选实施例中，开口26的周边是有弹性的。但可以用没有弹性的结构和材料，例如带有固定机构的拉伸带子或靠近该开口的传导超声波的粘接剂层代替。开口26的周边也可用加热时收缩的材料制成，使开26收缩时可以密封地与伸缩部分14接合。整个凝胶囊10本身可以用加热时能收缩的材料制成。
图3表示本发明的另一实施例，它是凝胶垫40的形式。凝胶垫40为一密封的(或封闭的)部件，它具有后部44，可以粘接在包括工作表面22的伸缩部分14的前端，该后部44覆盖住工作表面22。传导超声波的胶粘体可以为上胶的表面，它在后部44上盖上一层，并有一可除去的薄膜覆盖着该表面。该凝胶垫40的前部48为软材料，例如薄的塑料。这样，在超声波治疗过程中，它可呈现所压紧的皮肤位置的轮廓形状。
图3A和3B表示本发明的凝胶垫的另外的可供选择的实施例。除了没有粘接的后部以外，图3A的凝胶垫40a的结构与图3的凝胶垫40的结构相同。图3B的凝胶垫40b为独立的传导超声波的聚氨酯盘，它也没有用于与工作表面粘接的粘接层。图3A和3B的凝胶垫40a、40b的形状分别做成是最适合于下面要说明的组件式超声波输出系统。特别是，这些凝胶垫40a，40b的形状做成可以放在固定在靠近皮肤位置处固定的一夹具的孔内，并且当该组件与夹具接合时，凝胶垫可压在皮肤和超声波输出系统的工作表面之间。
图4表示在超声波治疗过程中使用的图1和图2的凝胶囊。组件18放在靠近与损伤54相应的皮肤位置50处，使凝胶囊10的前表面(即与工作表面22相对的表面)与皮肤位置50接合。在凝胶囊10内的凝胶和靠近皮肤位置50的凝胶囊10的表面在工作表面22和皮肤位置50之间形成连续的没有气体的耦合，同时将凝胶基本上包容在工作表面22和皮肤位置50之间的区域。
在组件式系统中，组件18一般利用固定在靠近皮肤位置50处的夹具58与皮肤位置50接合，并且保持在靠近皮肤位置50处。如图4所示，这种组件式系统也可适用于被模子62或其他医用包裹材料覆盖的皮肤。
如上所述，超声波在气体中衰减很快，因此，凝胶囊10中的传导超声波的耦合凝胶和与皮肤位置50接合的凝胶囊10的前部，在工作表面22和骨伤54之间为超声波提供了一条连续和无气体的通道。凝胶囊10基本上将凝胶限制在工作表面22和皮肤位置50之间的需要凝胶的区域内。当没有凝胶囊10时，许多凝胶55被挤到工作表面22和皮肤位置50之间的区域外面，造成模子62或其他医用包裹材料的污染，这是不希望的。
根据凝胶囊10的材料成分的不同，可能需要将一薄层传导超声波的耦合凝胶或其他传导超声波的材料涂敷在与皮肤位置50接合的凝胶囊10的前表面上。这一薄层材料可消除凝胶囊10和皮肤位置50之间的任何残留的微小间隙，同时使挤入相邻区域的凝胶量很少，若有，也是微不足道的。
参见图5，图中表示应用在锁骨折断的病人身上的本发明的优选实施例。锁骨折断是在将超声波有效地加到靠近折断的部位方面特别困难的问题。这是由于在锁骨区域，皮肤和肌骨骼的外形不平，和难于将传感器壳体的工作表面保持在有效治疗所必需的方向上所造成的。如上所述和所表示的那样，凝胶囊的弹性足够大，可以有效地与折断部位附近的皮肤外形的形状一致。通常加在凝胶囊和皮肤位置上的压力(例如图4的组件式系统所加的压力)有助于凝胶囊和折断部位处皮肤形状取得一致。在凝胶囊上涂一层传导超声波的材料(例如，传导超声波的耦合凝胶，或其他传导超声波的材料)是有利的。
对于锁骨损伤，传感器壳体110由包括安装部分116和悬挂的承力皮带118的吊带114保持在规定位置上。皮带118悬挂在病人的胸和背上，而凝胶囊/传感器壳体则放在靠近锁骨折断部位的地方，以便于操作。利用这种方式，凝胶囊可以有效地将超声能量传送至折断部位，而吊带114则帮助将传感器壳体保持在始终如一的位置上，以便于治疗。
应当理解，对这里所述的本发明的各个实施例可进行各种各样的改变而不会偏离本发明的精神和范围。例如，装凝胶的装置的尺寸和形状，以及制造材料都可以改变。另外，零件的形状也可以作各种各样的改变。例如，当使用带有开口的凝胶囊时，该开口可用带子札在超声波治疗组件的伸缩部分上，以装盛凝胶。另外，凝胶供应管的形状可以做成沿着传感器壳体的伸缩部分延伸，并且，当凝胶囊放在伸缩部分上面时，可与凝胶囊的内部接触。这样，如果需要时，可以在治疗过程中，将另外的凝胶加入凝胶囊中。同样，对本发明的方法的上述顺序也可作各种改变而不偏离本发明的精神和范围。例如，当用封闭的袋装传导凝胶时，在将凝胶放入袋中，和将袋封闭之前，可把袋的一部分粘接在工作表面上。因此，上述说明不应看作是对本发明的限制，而只是表示本发明的优选实施例。技术熟练的人们可在下面所述的权利要求所限定的本发明的范围和精神之内进行其他的改变。