устройство для лечения злокачественных новообразований и способ лечения злокачественных новообразований

Формула изобретения

1.Устройство для лечения злокачественных новообразований, содержащее источник питания, высокочастотный генератор, излучатели, блок измерения и контроля температуры, соединенный с термодатчиками, отличающееся тем, что между высокочастотным генератором и излучателями установлен распределитель высокочастотной энергии, каждый излучатель выполнен в виде группы электродов, состоящей не менее чем из трех игл, при этом распределитель высокочастотной энергии содержит не менее трех катушек связи, каждая из которых первым выходом соединена с одной иглой-электродом из группы, а вторым выходом через переменное сопротивление с остальными иглами-электродами из группы.

2. Способ лечения злокачественных новообразований, включающий проведение локальной интерстициальной терморадиотерапии с помощью имплантированных электродов, отличающийся тем, что предварительно после введения анестетиков, перитуморально вводят высокомолекулярный декстран, при этом зону нагрева условно анатомически делят на несколько секторов, в каждый из которых вводят группу электродов, не менее чем из трех игл, достигают температуры 49^oС около игл за время менее 1 мин и затем равномерно разогревают новообразование до 49^oС, подавая от отдельного источника на каждую группу электродов высокочастотную энергию соответствующей величины в зависимости от проводимости секторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и медицине, а именно к онкологии, и может быть применено для лечения злокачественных новообразований (опухолей).

Последние достижения радиоэлектроники позволили создать ряд устройств, обеспечивающих эффект локальной гипертермии с помощью высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого неинвазивными излучателями (1). Однако известные устройства имеют целый ряд недостатков, в числе которых следует отметить медленный и неравномерный разогрев злокачественного новообразования, что может вызвать осеменение здоровых тканей раковыми клетками, а также поражение здоровых тканей за счет ожогов. Подобные устройства позволяют осуществлять способы дооперационной девитализации раковых клеток путем локальной терморадиотерапии.

Известны способы лечения злокачественных новообразований локальной терморадиотерапией с помощью неинвазивных излучателей, описанные в [1] Терморадиотерапия включает гипертермию злокачественного новообразования в режимах 42-43^oС в течение 120 мин или 43-47^oС в течение 60 мин и затем облучение злокачественного новообразования, осуществляемого сразу после гипертермии. В зону электромагнитного воздействия входит не только все новообразование, но и окружающие его ткани, отступив по крайней мере на 2 см от краев новообразования. Создавая электромагнитное поле неинвазивными излучателями, очень трудно получить равномерный нагрев злокачественного новообразования и окружающих его тканей. Кроме того, возможны ожоги здоровых тканей, после которых развивается нагноение, препятствующее выполнению органосохранных операций.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является известное устройство для лечения злокачественных новообразований путем локальной гипертермии электромагнитным полем [2] Известное устройство содержит смонтированные на общем основании источник питания, подключенный к его выходу управляемый источник излучения электромагнитной энергии с излучателями, установленными на гибких держателях, датчики температуры, подключенные через блок усилителей к одному входу схемы сравнения, задатчик температуры, подключенный к второму входу схемы сравнения, и блок регулирования температуры, подключенный входом к выходу схемы сравнения и выходом к входу управления источника электромагнитной энергии.

Известное устройство также не обеспечивает быстрый и равномерный разогрев опухоли, не исключает возможность поражения здоровых клеток за счет ожогов.

Применение локальной интерстициальной терморадиотерапии с помощью имплантируемых электродов позволяет во многом решить эту задачу.

Способ включает проведение локальной интерстициальной гипертермии ВЧ-током через имплантируемые в опухоль электроды и осуществление температурного контроля в опухоли во время проведения гипертермии. В этом случае иглы-электроды вводят около границы опухоли двумя параллельными рядами. Каждый ряд игл соединяют с генератором ВЧ-тока и прикладывают к ним ВЧ-напряжение, в результате чего ток протекает через опухоль между двумя рядами игл по интерстициальной жидкости.

Известный способ также не позволяет быстро и равномерно разогреть опухоль, что приводит к возникновению рецидивов, стимуляции метастазирования.

Авторами разработано устройство дооперационной обработки злокачественных новообразований, которое позволяет быстро и равномерно разогреть новообразование до критической температуры, что приводит к более полному поражению патологических клеток, уменьшению опасности метастазирования, поражения здоровых клеток за счет ожогов, снижает дозу воздействия лучевой и химиотерапии.

Положительный эффект достигается тем, что в устройстве для лечения злокачественных новообразований, содержащем источник питания, высокочастотный генератор, излучатели, блок измерения и контроля температуры, соединенный с термодатчиками, между высокочастотным генератором и излучателями установлен распределитель высокочастотной энергии, каждый излучатель выполнен в виде группы электродов, состоящей не менее чем из трех игл, при этом распределитель высокочастотной энергии содержит не менее трех катушек связи, каждая из которых первым выходом соединена с одной иглой-электродом из группы, а вторым выходом через переменное сопротивление с остальными иглами-электродами из группы.

Авторами разработан способ лечения злокачественных новообразований с помощью заявляемого устройства, который также позволяет быстро и равномерно разогреть новообразования до критической температуры, что приводит к более полному поражению патологических клеток, уменьшению опасности метастазирования, снижению дозы воздействия лучевой и химиотерапии.

Вышеперечисленные положительные эффекты достигаются за счет того, что в способе лечения злокачественных новообразований, включающем проведение локальной интерстициальной терморадиотерапии с помощью имплантированных электродов, дополнительно после введения анестептиков, перитуморально вводят высокомолекулярный декстран, при этом зону нагрева условно анатомически делят на несколько секторов, в каждый из которых вводят группу электродов, состоящую не менее чем из трех игл, достигают температуры 49^oС около игл за время менее одной минуты и затем равномерно разогревают опухоль до 49^oС, подавая от отдельного источника на каждую группу электродов ВЧ-энергию соответствующей величины в зависимости от проводимости секторов.

На фиг.1 изображена схема устройства для лечения злокачественных новообразований, где обозначено:

1 источник питания

2 высокочастотный генератор

3 коаксиальный кабель

4 распределитель высокочастотной энергии

5 блок измерения и контроля температуры

6 1-я группа игл-электродов

7 2-я группа игл-электродов

8 3-я группа игл-электродов

9 злокачественное новообразование

10 слой токопроводящей жидкости (высокомолекулярного декстрана)

11 здоровые ткани

12, 13, 14 три сектора нагрева

15 термодатчики

16 разъемы термодатчиков

На фиг.2 представлена схема распределителя высокочастотной энергии, где обозначено:

17 конденсатор настройки в резонанс

18 высокочастотный колебательный контур

19 катушка связи с высокочастотным генератором

20, 21, 22 три вторичных катушки связи

23, 24, 25 переменные сопротивления.

Устройство для лечения злокачественных новообразований включает источник питания 1, высокочастотный генератор 2, коаксиальный кабель 3, распределитель высокочастотной энергии 4, блок измерения и контроля температуры 5. Распределитель высокочастотной энергии 4 содержит катушку связи 19 с высокочастотным генератором 2, конденсатор настройки в резонанс 17 высокочастотного колебательного контура 18, три вторичные катушки связи 20, 21, 22, соединенные через соответствующие переменные сопротивления 23, 24, 25 с тремя группами игл-электродов 6, 7, 8. Термодатчики 15 выполнены с разъемами 16, посредством которых они подсоединены к блоку измерения и контроля температуры 5.

В устройстве использован генератор ВЧ-энергии 2 с выходной мощностью 50 Вт, работающий на частоте 13,56 МГц. Питание генератора осуществляется от сети с напряжением 22022 В и частотой 500,5 Гц. Потребляемая мощность не более 150 ВА. Распределительное устройство 4, кроме функции делителя мощности, выполняет функцию согласования высокочастотного генератора 2 с сопротивлением нагреваемого злокачественного новообразования 9 и слоя токопроводящей жидкости 10. Иглы-электроды выполнены из нержавеющей стали и покрыты специальной изоляционной пленкой. Термодатчики 15 также представляют собой полые иглы с вмонтированным в кончик иглы сопротивлением типа СТ-3-18.

С помощью переменных сопротивлений 23, 24, 25 регулируют значение температуры в каждом секторе нагрева 12, 13, 14.

Устройство работает следующим образом. Перед включением устройства переменные сопротивления 23, 24, 25 выводят в начальное нулевое положение. Высокочастотная энергия с генератора 2 поступает через коаксиальный кабель 3 на распределитель высокочастотной энергии 4. В распределителе 4 она сначала поступает на высокочастотный колебательный контур 18, настроенный в резонанс с частотой 13,56 МГц с помощью конденсатора 17. Далее высокочастотная энергия поступает на вторичные катушки связи 20, 21, 22 и через переменные сопротивления 23, 24, 25 на соответствующие иглы-электроды. С помощью переменных сопротивлений 23, 24, 25 устанавливают любую заданную температуру во всех секторах нагрева 12, 13, 14, на которые условно-топографически делят новообразование 9. За счет уменьшения сопротивления тканей в новообразовании 9 и в слое токопроводящей жидкости 10 увеличивают в первые моменты нагрева ток, а значит, подводимую мощность около группы электродов и тем самым уменьшают время разогрева до 1 минуты для достижения там температуры 49^oС, при этом не обжигают здоровые ткани.

Изменяя величину переменных сопротивлений 23, 24, 25, устанавливают заданную температуру во всех секторах нагрева 12, 13, 14 за 20-30 мин, а затем поддерживают ее в течение 60 мин.

Уменьшение сопротивления тканей происходит за счет введения токопроводящей жидкости, а также за счет подключения игл-электродов к вторичным катушкам связи 20, 21, 22 следующим образом: один конец, например, катушки 20 подключаем к одной игле из 1-й группы 6, а другой конец катушки через переменное сопротивление 23 ко всем остальным иглам из 1-й группы 6. Соответственно подключаются 2-я и 3-я группы 7, 8 игл-электродов.

Способ осуществляют следующим образом. Производят местную анестезию вокруг злокачественного новообразования 9 в области здоровых тканей 11. После этого вокруг новообразования 9 на расстоянии не менее 5 см от его краев с помощью шприца инъецируют токопроводящую жидкость, создавая вокруг новообразования равномерный слой токопроводящей жидкости 10. Затем весь объем, включающий злокачественное новообразование 9 и слой токопроводящей жидкости 10, для последующего гипертермического воздействия условно-анатомически делят на несколько секторов 12, 13, 14. В каждый сектор вводят группу электродов, состоящую не менее чем из 3 игл. Высокочастотная энергия с частотой 13,56 МГц подается на каждую группу игл-электродов от отдельных источников энергии. Каждый сектор разогревается независимо один от другого, но одновременно и с равной скоростью. Для контроля разогрева в секторах устанавливают термодатчики 15. В первый момент подают максимально допустимую мощность с высокочастотного генератора 2 и достигают температуры 49^oС около групп игл-электродов 6, 7, 8 не более чем за 1 мин, затем мощность ВЧ-энергии снижают и в течение 20-30 мин разогревают все сектора 12, 13, 14 и далее в течение 60 мин поддерживают температуру в новообразовании 9 на уровне 49^oC, а на границе слоя токопроводящей жидкости 10 со здоровыми тканями 11 не более 44,5^oС. В тот же день начинают лучевую терапию крупными фракциями с суммарной очаговой дозой 25-30 Грей с двух полей, после чего выполняют радикальную операцию.

Условное деление опухоли на сектора и размещение в каждом секторе отдельной группы игл-электродов, к которой подводят ток от независимого источника питания, позволяет нагревать каждой группе исключительно свой локальный сектор и, контролируя там температуру, поддерживать ее на определенном уровне, что способствует быстрому и равномерному разогреву до критической температуры всей массы опухоли.

Разогрев отдельных частей новообразования до температуры 49^oC не более чем за 1 мин позволяет быстро пройти рубеж 39-40^oС для всей массы новообразования, при котором раковые клетки начинают быстро распространяться с током крови. Чем быстрее пройден этот рубеж, тем меньше возможность метастазирования.

Известно, что раковые клетки погибают при температуре 43-45^oС. Так как новообразования бывают разной гистологической формы и локализации, авторы данной заявки предлагают разогревать новообразование до 49^oС для усиления патоморфоза в новообразовании. Особенно это касается соединительнотканных новообразований-сарком. На границе же слоя токопроводящей жидкости 10 со здоровой тканью 11 температура не превышает 44,5^oС, что позволяет избежать повреждения здоровых тканей за счет ожога. Кроме того, при нагреве опухоли до 49^oС отпадает необходимость высокоточного измерения температуры в новообразовании.

Вводя токопроводящую жидкость, а именно декстран, сдавливают кровеносные сосуды, что также затрудняет разнос раковых клеток с током крови в здоровые ткани.

Поддержание температуры 49^oС в злокачественном новообразовании в течение не менее 90 мин позволяет добиться более выраженного лечебного эффекта, обеспечивающего практически полностью девитализацию раковых клеток (сохраняется не более 3,40,3% паренхимы злокачественного новообразования), что подтверждается данными гистологического анализа, который приводится ниже.

В день проведения гипертермии начинают лучевую терапию и в течение 5 дней проводят лечение крупными фракциями по 5 Грей с двух полей. Суммарная очаговая доза составляет всего 25 Грей, тогда как обычная суммарная очаговая доза (по вышеприведенным литературным источникам) составляет 35-40 Грей и лечение проводится в течение 20 дней.

Исследования, проведенные авторами данной заявки, показали, что чувствительность раковых клеток к лучевой терапии после проведенной гипертермии вышеописанным способом увеличивается. В процессе клинических испытаний заявляемое устройство показало высокие эксплуатационные качества, обеспечивающие практически полную девитализацию раковых клеток.

Таким образом, авторами разработаны устройство и способ, которые позволяют повысить эффективность лечения злокачественных новообразований.

Устройство и способ, реализуемый с помощью устройства, были применены для лечения группы онкологических больных, и были получены положительные результаты.

Примеры даны в виде выписок из истории болезни.

Пример 1. Выписка из ист.болезни N 3501.

Больная Г.Е.А. 67 лет поступила в Горонкодиспансер 21.11.91 с диагнозом: "Рак левой молочной железы, T₂N₁M_o." При пункционной биопсии (цитограмма N3021/25 от 15.11.91) выявлена инфильтрующая карцинома молочной железы".

Лечение: 12.12.91 г. под м/анестезией раствором 0,5% новокаина (90 мл) проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии. Больной интра- и перитуморально введена токопроводящая жидкость (высокомолекулярный декстран).

Через 56 секунд после включения устройства для гипертермии достигнута температура 44^oС. В течение 105 минут в опухоли поддерживалась температура 480,3^oС.

Больной с 13.12.91 г. по 17.12.91 г. проведен курс дистанционной гамма-терапии в суммарной очаговой дозе 25 Грей крупными фракциями на область опухоли и регионарные лимфоузлы на аппарате "Луч".

17.12.91 г. больной выполнена радикальная мастэктомия слева по Пэйти.

Гистологическое исследование: N3581 /84 от 20.12.91 г. "В препарате инфильтрирующая карцинома тубулярно-трабекулярного строения. Объемная плотность сохранившейся опухолевой перенхимы 6,7% Объемная плотность стромы 30,2% Лучевой патоморфоз III степени. По периферии массивные кровоизлияния. Вне пролиферативная мастопатия.

Больная выписана из стационара в удовлетворительном состоянии. В настоящее время находится под диспансерным наблюдением. Рецидива и метастазов нет.

Пример 2. Выписка из ист. болезни N 140.

Больная Б.Н.Г. 37 лет поступила в Горонкодиспансер 20.01.92 г. с диагнозом: "Рак правой молочной железы, T₂N_oM_o". При пункционной биопсии (цитограмма N1401/05 от 15.02.92) выявлена инфильтрирующая карцинома.

Лечение: 23.01.92 г. под м/анестезией раствором 0,5% новокаина (80 мл) проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии. Больной пери- и интратуморально введен высокомолекулярный декстран. Через 40 секунд после включения устройства для гипертермии достигнута температура 43,5^oС. В течение 100 мин поддерживалась температура в опухоли 480,3^oС.

Больной с 23.01.92 г. по 27.01.92 г. проведен курс дистанционной гамма-терапии в суммарной очаговой зоне 25 Грей крупными фракциями на область опухоли и региональные лимфоузлы на аппарате "Луч".

30.01.92 г. выполнена радикальная мастэктомия справа.

Гистологическое исследование: N 2001/05 от 02.02.92 г. "Инфильтрирующая карцинома тубулярно-трабекулярного строения. 2/3 опухоли находится в состоянии некроза. Расстройства кровообращения, кровоизлияния вне опухоли, пролиферативная мастопатия с кистозным расширением протоков. В лимфоузлах лимфоретикулярная пролиферация". Объемная плотность сохранившейся опухолевой паренхимы 3,1% Общая плотность стромы 32,3% Площадь сосудистых просветов 1,3% Лучевой патоморфоз III степени.

Больная выписана 10.02.92 г. в удовлетворительном состоянии. В настоящее время находится под диспансерным наблюдением. Рецидива и метастазов нет.

Пример 3. Выписка из ист. болезни N 277. Больная Г.В.М. 64 лет поступила в Горонкодиспансер 04.02.92 г. с диагнозом: "Рак правой молочной железы, T₁N_xM_o". При пункционной биопсии (цитограмма N3001/08 от 01.02.92г.) выявлена протоковая карцинома правой молочной железы.

Лечение: 17.02.92 г. под м/анестезией раствором новокаина (80) мл проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии. Больной интра- и перитуморально введена токопроводящая жидкость (высокомолекулярный декстран). Через 40 секунд после включения устройства для гипертермии достигнута температура 44^oС. В течение 90 минут поддерживалась температура 480,3^oC.

Больной с 18.02.92 г. проведен курс дистанционной гамма-терапии в суммарной очаговой дозе 25 Грей крупными фракциями на область опухоли и региональные лимфоузлы на аппарате "Луч".

21.02.92 г. выполнена радикальная мастэктомия по Пэйти.

Гистологическое исследование: N1801/05 от 24.02.92г. "Элементы опухоли в виде единичных очажков. Протоковая карцинома с выраженными дистрофическими изменениями. Как такового опухолевого узла нет. Единичные опухолевые комплексы. Вне опухоли пролиферативная мастопатия. В лимфоузлах липоматоз, лимфоретикулярная пролиферация". Объемная плотность сохранившейся опухолевой паренхимы 0% Лучевой патоморфоз IV степени.

Больная 05.03.92 г. выписана в удовлетворительном состоянии. В настоящее время находится под диспансерным наблюдением. Рецидива и метастазов нет.

Пример 4. Выписка из ист. болезни N 650.

Больная И. Б.И. 47 лет поступила в Горонкодиспансер 20.03.92 г. с диагнозом: "Рак правой молочной железы, T₂N_oM_o". При пункционной биопсии (цитограмма N6061/65 от I8.03.92 г.) выявлен низкодифференцированный рак молочной железы.

Лечение: 27.03.92 г. под м/анестезией раствором O,5% новокаина (80 мл) проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии. Больной перитуморально введена токопроводящая жидкость. Через 35 секунд после включения устройства для гипертермии достигнута температура 43,5^oС. В течение 90 мин в опухоли поддерживалась температура 480,8^o

Больной с 27.03.92 г. по 31.03.92 г. проведен курс дистанционной гамма-терапии в суммарной очаговой дозе 25 Грей крупными фракциями на область опухоли и региональные лимфоузлы на аппарате "Луч".

31.03.92 г. выполнена радикальная мастэктомия по Пэйти.

Гистологическое исследование: N1899/1913 от 02.04.92 г. "В молочной железе на фоне фиброзно-кистозной мастопатии в зоне токопроводящей жидкости очаги некрозов и немногочисленные нежизнеспособные опухоли, лучевые гиганты, очаги кровоизлияния (IV степень патоморфоза). Объемная плотность сохранившейся паренхимы 0%

Больная 24.04.92 г. выписана из стационара в удовлетворительном состоянии. В настоящее время находится под диспансерным наблюдением. Рецидива и метастазов нет.

Пример 5. Выписка из ист. болезни N 840.

Больной З. В. А. 64 лет поступил в Горонкодиспансер 10.04.91 г. с диагнозом: "Липосаркома мягких тканей передней стенки грудной клетки, рецидив постоперационного рубца".

Лечение: 18.04.91 г. под м/анестезией раствором 0,5% новокаина (100 мл) проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии.

Больному перитуморально введен 60% раствор токопроводящей жидкости. Через 60 секунд после включения устройства достигнута температура 45^oС. В течение 100 мин поддерживалась температура в опухоли 470,3^oС.

23.04.91 г. больному выполнена операция-иссечение опухоли в пределах здоровых тканей.

Гистологическое исследование N 4043/47 от 5.05.91. г. "В препарате картина фибролипосаркомы с диффузным инфильтрующим ростом в мышцу. Отмечаются массивные очаги некрозов опухоли".

Больной 19.05.91 г. выписан в удовлетворительном состоянии. Рецидива и метастазов нет.

Пример 6. Выписка из ист. болезни N 3037.

Больная К. В.Л. 50 лет поступила в Горонкодиспансер 17.07.91 г. с диагнозом: "Меланома кожи левой голени, состояние после комбинированного лечения, мета-меланомы в подкожную клетчатку левой голени, тромбоцитопения, лейкопения".

Лечение: 22.10.91 г. под м/анестезией раствором 0,5% новокаина (10 мл) проведен сеанс локальной интерстициальной гипертермии. Больной введен 60% раствор токопроводящей жидкости (высокомолекулярный декстран). В течение 90 мин в опухоли поддерживалась температура 49^oС.

23.10.91 г. выполнена операция иссечения подкожной клетчатки с окружающими тканями.

Гистологическое исследование N 3214 от 29.10.91 г. Микро-: в подкожной клетчатке мета-меланомы с наличием обширных очагов некроза, л/узлы без патологии.

Больная 14.11.91 г. выписана под наблюдение онколога по месту жительства. В настоящее время находится под диспансерным наблюдением. Рецидива и метастазов нет.