Спосіб рівномірно-об’ємного нагрівання пухлинної тканини при термотерапії

Спосіб рівномірно-об'ємного нагрівання пухлинної тканини при термотерапії, що використовує високоенергетичне лазерне випромінювання не одимового лазера на алюмоітрієвому гранаті, який відрізняється тим, що аномальну тканину пронизують тепловодами типу теплових трубок, один кінець яких з'єднують із дистальним кінцем гнучкого оптоволокна, що іде від лазера, другий кінець розміщують впритул до межі пухлина - здорова тканина, при цьому вибір рідини, якою заповнюється кожний тепловод визначається температурами, що вибрані для термотерапії Винахід відноситься до медицини, а саме до малошвазивної хірурги доброякісних і злоякісних пухлин, що базується на лазерній гіпертермії і термотерапії і може бути використаний для руйнування поверхневих і глибоко розташованих тканин в нейрохірурги, урологи, онкології та ш Близькими до даного способу є такі, що розроблені в [1-5] з використанням високоенергетичного лазерного випромінювання лазеру на алюмоптрієвому гранаті з неодимом неперервної дм, в тому числі із застосуванням ефектів гіпертермії та фотодинамічної терапії [2, 3], які дозволяють збільшити глибини ураження аномальної тканини По суті всі ВІДОМІ із літератури способи лазерної термотерапії не дозволяють досягти глибин, більших від 6 + 8мм, і що не менш важливо, рівномірного нагріву будь-яких пухлин будь-якого розташування термотерапії такий процес зміни п в 1 3-1 5 рази збільшує глибину проникнення лазерного випромінювання в тканині [3] Але прийнятий нами за прототип спосіб ведення термотерапії фактично не вирішує завдання прогріву всієї пухлини, особливо значної за розмірами, не забезпечує рівномірний розподіл температур по всій тканині Задачею запропонованого винаходу є створення способу, що дозволяє рівномірно по всьому об'єму пухлини досягти вибраного розподілу температур в процесі й нагрівання Така задача вирішується тим, що мультиволоконний круговий пристрій 8, що іде від лазеру 1, загальним діаметром 2 + 4мм має вихід кожного волокна на тепловоди 9 типу теплових трубок [6, 71, які заповнені речовиною 5, температура кипіння якої відповідає вибраним термотерапевтичним температурам прогрівання Кожна із цих тепловодів пронизує об'єм пухлини 3 в різних напрямках по всій її глибині впритул до здорової тканини чи входячи до неї на 2 + Змм Одним з найбільш близьких до заявляемого та прийнятий нами за прототип є спосіб селективної лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку [3] із застосуванням неодимового лазеру на алюмоптрієвому гранаті і контрастної речовини урографіну При такому способі 76% урографін, який має показник заломлення п = 1 46, підвищує цей показник для паренхіми пухлини (звичайно п = 1 37) і наближує його до показника заломлення нейроцитарних відростків, стінок капілярів та мембран клітинних органел При цьому виникає ефект "просвітлення" за рахунок узгодження показників заломлення розсіюючих центрів та базової речовини За результатами Кожний тепловод [6, 7] представляє собою порожнистий стрижень із запаяними кінцями, один із яких відносно загострений для того, щоб його легко було пересувати в глибину тканини Усередені стрижня міститься невелика КІЛЬКІСТЬ рідини, яка переносить тепло у глибинні шари тканини, через які проходить тепловод При цьому перенос тепла в товщу пухлини значно прискорюється, як і до того ж процес встановлення і регулювання необхідної температури по всьому об'єму тканини Ту 49272 пий (другий на відміну від гострого) кінець 6 тепловоду, що контактує безпосередньо із гнучким волокном 2 від опромінювача, може мати невеликий суцільний металевий циліндр, що сприяє більш ефективному поглинанню лазерного випромінювання і виділенню тепла Це, ВІДПОВІДНО, прискорює процес випаровування рідини, що міститься усередині тепловоду Пара цієї рідини розповсюджується уздовж усередені тепловоду і частково конденсується в тій и частині, яка занурена у відносно більш холодну товщу тканини, що має температуру крові Тепло, яке при цьому виділяється, передається стінкам тепловоду, а вони сусідній тканині Все це сприяє прогріванню пухлини ус~ередині її об'єму Тепловод, що увіткано в пухлину, повинен бути направленим загостреним кінцем вверх Тоді рідина, що конденсується біля нього, буде стікати назад, тобто до другого, тупого кінця В нижній частині тепловоду рідина знову випаровується, і процес повторюється Для прискорення відтоку конденсату тепловод усередені можна вистлати будь-яким капілярним матеріалом, що зберігається при вибраних для термотерапії температурах, які відповідають кипінню рідини 5 і можуть контролюватися термозондами 4 В міру того, як верхня частина тепловоду поступово нагрівається, швидкість конденсації падає, рідина циркулює все повільніше, і, нарешті, коли температура усередині тканини наближується до температури, що встановлюється вибраним енергетичним режимом роботи лазеру і контактом між дистальним кінцем гнучкого волокна і (тупим) кінцем тепловоду, циркуляція рідини припиняється Тепло від тепловоду інтенсивніше передається від її нижнього кінця, ніж від верхнього Скоріше це відбувається завдяки тому, що рідина, яка конденсується в верхніх ділянках трубки, встигає скоріше повернутися до зони випаровування і, таким чином, циркулює більш активно Вибір рідини, якою заповнюється тепловод, залежить від терапевтичної температури, до якої потрібно нагріти аномальну тканину Можна тепловоди наповнювати водою, яка має значну теплоту випаровування Так, для нагрівання 1г води до 100°С від температури крові треба ~ 2800Дж енергії, для випаровування ~ 1800Дж Кожного разу, коли вода конденсується біля більш холодного із температурою крові кінця тепловоду, повторне утворення рідини супроводжується звільненням прихованої теплоти, і вона передається тканині Якщо кожну секунду в тепловоді конденсується 1г води, то це означає, що за той же час додатково приплив теплової енергії до тканини складе ~ 1800Дж Вибір рідини при необхідності досягти нижчих, ніж 100°С, температур в тканині, що забезпечують ефекти тепловодів, досягається наступним списком При 760мм рт ст для температур (40 + 44 9)°С це такі рідини дихлорметан ССІ2Н2 [8], йод метан СЬЫ [9], диметоксиметан СзНвОг [8], сірчаний ангідрид O3S [9], пропан СзНв [9], (45 + 49 9)°С оксетан С3Н6О [9], сірковуглець CS2 [9], 1хлорпропан С3СІН7 [8], 1-амшопропан C3H9N [9], циклопентан С5Н10 [9], 2,3-диметилбутан СєНм [9], (50 + 54 9)°С глюксаль С2Н2О2 [9], ацетилхлорид С2СІН2О [8], етилформіат СзНєОг [9], ефір мура шиний НСО2С2Н5 [9], (55 -ь 59 9)°С диетиламш C4N11 [9], оксетан СзНєО [9], метілацетат СзНєОг [9], 1,1-дихлоретан С2СІ2Н4 [9], бром Вгг [8], гексан С6Ні4 [9], хлороформ СНСІз [9], (60 + 65)°С спирт метиловий СНзОН [8] Вибір однієї із вказаних речовин для конкретного терапевтичного температурного інтервалу в тканині може бути зроблений, враховуючи додатково і теплоти випаровування їх [8, 9], чим додатково регулюється час досягнення вихідних умов і їх підтримання Спосіб здійснюється наступним чином Формулюються ВИХІДНІ умови терапевтичного теплового режиму, що повинен бути досягнутим в пухлині, і, базуючись на них, вибирається речовина наповнення одного чи декількох тепловодів їх набір розміщується в пухлині по всьому її об'єму Один із КІНЦІВ кожного тепловоду з'єднується із дистальним кінцем гнучкого оптоволокна, що йде від лазеру Після ЦЬОГО починаємо виконувати лазерну термотерапію, вибираючи режим опромінення, наприклад, за способом, що запропонований в патенті України [10] Приклад В експериментах використовували перевиті гліальні пухлини двох пацюків штаму 101 8 (гістологічне анапластична астроцитома) В одну з них введено 6 тепловодів, поєднаних із дистальним кінцем гнучкого оптоволокна, що має 6 виходів В пухлину іншого пацюка введено 6 металевих спиць, що також з'єднані із дистальним кінцем гнучкого оптоволокна, що теж має 6 виходів Кожне волокно було приєднано до лазеру на алюмоптрієвому гранаті з неодимом (довжина хвилі 1 Обмкм, енергія імпульсу 200мДж, частота 15Гц, час експозиції 180с) Будь-який режим лазеру дає рівномірно-об'ємний розподіл температури в усій пухлині, яка пронизана тепловодами, що фіксувалося 4 термодатчиками Конкретні значення досягаємо! температури в тканині відповідали температурам випаровування рідини, що кожного разу вибиралися для наповнення тепловодів Досягнути температуру по об'єму пухлини можна було стабілізувати на протязі тривалого (до години) часу, направляючи режим роботи лазеру згідно способу [10] Напроти, для пухлини пацюка, що була пронизана металевими спицями, контактованими із дистальним кінцем лазеру, стабільного і рівномірного розподілу температур в аномальній тканині не можна було досягти при будь-якому енергетичному режимі роботи лазеру Запропонований спосіб використовується в КЛІНІЦІ внутрішньомозкових пухлин Інституту нейрохіруги їм акад А П Ромоданова АМН України і при експериментальних дослідженнях Представлений спосіб дає змогу підвищити клінічну ефективність лазерної термотерапії , знизити число рецидивів, знищити КІЛЬКІСТЬ ЛІЖКО-ДНІВ перебування хворого в лікарні, значно зменшити число інтра-1 післяопераційних ускладнень Література 1 Laser-induced Interstitial Thermotherapy, Eds G Muller, A Roggan Washington SRIE Optical Engineering Press, 1995, 547 p 2 Спосіб фотодинамічної терапії глибокорозташованих пухлинних тканин Розуменко В Д , Сігал В Л , Бідненко В М Патент України №33479А 49272 від 15 02 2001 р 3 Спосіб селеістивної лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку Розуменко В Д , Сігал В Л , Хоменко О В Патент України №39053А від 15 05 2001 р 4 R М Verdaasdonk, Ch F P van Swol Laser light delivery systems ibr medical appncaiions Phys Med Biol , 42,1997, 869-984 5 С A F Tulleken, R M Verdaasdonk First clinical experience with Excimer laser assisted high How bypass surgery of the brain/ Acta Neurochirurgica, 1995, 78, 66-70 6 Тепловые трубы для систем стабилизации Под ред И Г Шекриладзе М Энергоатомиздат, 1991, 175 с 7 Тепловые трубы и тепловые насосы Ред Л Л Васильев - Минск, 1991, 166с 8 А Гордон, Р Форд Спутник химика Мир М, 1976, 541 с 9 Справочник химика Т 1 и 3 ЛенинградМосква Гос научн-техн изд-вохим литер, 1951 10 Спосіб штраопераційного вибору оптимального режиму проведення локальної гіпертермії і термотерапії й визначення ступеня деструкції пухлинних тканин Сігал В Л , Розуменко В Д , Бідненко В М Патент України №33480А від 15 02 2001 р ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71