Оптичний наконечник для лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку

1 Оптичний наконечник для лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку, що включає кварцевий світловод із оголеною серцевиною на сколотому вихідному КІНЦІ, який відрізняється тим, що додатково містить скляний ковпачок напівсферичної форми, який надітий на вказану оголену серцевину та нерухомо закріплений на ній Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до оптичних наконечників АІГ-неодимового лазера, що можуть бути, переважно, використані в хірургічній нейроонкологм Виходячи з агресивного зростання числа загальної нейроонкозахворюваності, близько 70% внутрішньомозкових пухлин поширюються в медіанні та функціонально важливі зони мозку, видалення яких загально прийнятими хірургічними методами зв'язане з підвищеною травматичністю хірургічних втручань, поглибленням неврологічного дефіциту та зниженням якості життя оперованих хворих Використані на СЬОГОДНІШНІЙ час лазерно мікрохірурпчні методи підвищення радикальності операцій базуються на термічних ефектах лазерного розіткнення, коагуляції та випарювання пухлин мозку шляхом штраопераційного використання оптичних наконечників [1] Так, наприклад, фокусуючі наконечники застосовуються для точного випарювання за допомогою АІГ-неодимового лазера пухлинної тканини в операційній рані при високій ЩІЛЬНОСТІ потужності випромінювання [2] Конструктивно вони являють собою модуль, складений з волоконної транспортуючої системи та оптики, що фокусує величину індикатриси випромінювання АІГ-неодимового лазера, наприклад, значно переважаючу подібну для ю 2 Наконечник за п 1, який відрізняється тим, що вказаний ковпачок виготовлений з борсилікатного скла, а внутрішня поверхня ковпачка обробляється абразивним порошком таким чином, що стає матовою 3 Наконечник за п 1 або 2, який відрізняється тим, що вказаний ковпачок нерухомо закріплений на згаданій оголеній серцевині за допомогою білої термостійкої епоксидної смоли 4 Наконечник за будь-яким з пп 1 - 3 , який відрізняється тим, що напівсферичної форми вказаного ковпачка досягають оплавленням, при цьому и виконують, щоб при роботі надати сферичної індикатриси рівномірного розсіювання неперервного режиму генерації випромінювання АІГнеодимового лазера з довжиною хвилі 1,06 мкм вуглекислотного лазера, в обмежене фокальне п'ятно Цим вимогам оптимально відповідає система з трьома лінзами та фокусною відстанню 50 -70 мм При типовому діаметрі серцевини волокна 600 мкм діаметр фокуса складає 0 6 - 0 7 мм Збільшуючи відстань до тканини, можна змінювати ЩІЛЬНІСТЬ потужності та діаметр променя На певній відстані від опромінюваної тканини застосовують і так звані світловолокна без наконечників, що достатнім чином забезпечують лазерну вапоризацію при потужності випромінювання 10 - 15 Вт, використовуючи фокальне п'ятно діаметром 1-1 5 мм та лазерну коагуляцію дефокусованим лазерним променем, віддаляючи наконечник від рани при ручному маніпулюванні світловодом [3] Мета лазерної термодеструкції (ЛТД) полягає у виконанні математично змодульованого за об'ємом [4] коагуляційного некрозоутворення при зовнішньому опроміненні чи зануренні оптичного наконечника в пухлинну тканину мозку [5] без ушкодження оточуючої мозкової речовини У випадку використання СВІТЛОВОДІВ із по лірованим чи сколотим вихідним кінцем в пухлинній тканині поблизу наконечника формується дуже сильне вторинне джерело світла, де значна частина потужності губиться за рахунок безкорисного нагрівання тканини Виникає так званий ефект об О ю СО 43750 вуглювання локальної поверхні опромінюваної паренхіми пухлини, що блокує глибинне проникнення лазерного випромінювання АІГ-неодимового лазеру [6] Для того, щоб зменшити ці втрати і отримати рівномірний розподіл енергії в пухлині, використовують хімічне травлення вихідного відрізку світловоду, що утворює дифузно розсіюючу поверхню серцевини волокна [7] Травлення кінця світловолокна довжиною 15 мм з попередньо знятою оболонкою та діаметром серцевини 400 мкм здійснюється у розчині фториду амонію в плавиковій кислоті протягом декількох хвилин В результаті ХІМІЧНОГО процесу на поверхні серцевини світловоду формується неоднорідна структура з циліндричним просторовим розподілом лазерного випромінювання Найбільш близьким по технічній суті до винаходу, що заявляється, є циліндричний оптичний наконечник, що виготовлений із оголеного та ХІМІЧНО протравленого дистального відрізку кварцевого світловоду діаметрами 400 чи 600 мкм [8], результує циліндрічний розподіл індикатриси випромінювання на корисній поверхні наконечника довжиною 0 5 см та діаметром 1 З мм Як зазначено в результатах досліджень згаданого джерела, максимальний діаметр коагуляційного некрозу опроміненої пухлинної тканини при використанні АІГ-неодимового лазеру досягає 11 мм при ВИХІДНІЙ потужності 2 Вт та експозиції випромінювання 120 секунд Враховуючи відносно невеликий розмір лазерної термодеструкції пухлини, автори проводять опромінення тканини до 3 разів у декількох напрямках протягом однієї операції Проте, поряд з невеликим об'ємом некрозоутворення, морфологічно при збільшенні часу експозиції більше 60 секунд навколо протравленої частини кварцевого оптичного наконечника, зануреного в пухлину, має місце вузька зона обвуглювання [9], що в кінцевому випадку викликає значне пошкодження оточуючих тканин та ймовірне зварювання наконечника з прилеглими патологічно зміненими судинами пухлини, провокуючи ризик кровотечі при виймальному русі наконечника [10] Крім того, додаткової травматичності мозковій речовині можна заподіяти при кожному наступному зануренні оптичного наконечника вглиб пухлинної строми В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити відомий оптичний наконечник для лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку шляхом нового виконання його елементів та зв'язків між ними, шо дозволить одноразово атравматично пунктувати пухлинну тканину в операційному полі із отриманням ефективної за об'ємом лазерної термодеструкції пухлини із сферичною індикатрисою рівномірного розподілу генерації випромінювання Поставлена задача досягається тим, що оптичний наконечник для лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку, що включає кварцевий світловод 1 із оголеною серцевиною 2 на сколотому вихідному КІНЦІ, додатково оснащується скляним ковпачком 3 напівсферичної форми, надітим на вказану оголену серцевину та нерухомо закріпленим на ній Вказаний ковпачок виготовляється з борсилікатного скла, а внутрішня поверхня ковпачка обробляється абразивним порошком таким чином, що становиться матовою Вказаний ковпачок нерухомо закріплений на згаданій оголеній серцевині за допомогою білої термостійкої епоксидної смоли 4 Напівсферичної форми вказаного ковпачка наконечника досягають оплавленням, при цьому и виконують, щоб при роботі надати сферичної індикатриси рівномірного розсіювання неперервного режиму генерації випромінювання АІГ-неодимового лазеру з довжиною хвилі 1 06 мкм Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг 1 схематично показано розріз пристрою у виконаному варіанті, а на фіг 2 - діаграма сферичного розподілу енергії випромінювання в просторі, отриманого за допомогою гелій-неонового лазеру з довжиною хвилі 0 6328 (червоне світло) в якості "пілот-лазеру" Розглянемо роботу пристрою на конкретних прикладах - в експерименті та під час проведення лазерно-хірургічної операції по видаленню внутрішньомозкової пухлини в КЛІНІЦІ нейроонкологм Інституту нейрохірурги їм акад А П Ромоданова АМН України із застосуванням неперервного режиму генерації високоенергетичного лазерного випромінювання АІГ-неодимового лазеру "Радуга 1" (Х= 1 06 мкм) Ефект некрозоутворення в експерименті моделювався in vivo на матеріалі мозкової речовини (сенсо-моторної ділянки кори мозку кролів) та пухлинної тканини (штам 101 8 злоякісної гліоми щурів) Після розіткнення твердої мозкової оболонки сферичний оптичний наконечник вводився на глибину 15 мм перпендикулярно поверхні кори мозку та подавалось лазерне випромінювання 3 Вт за часу експозиції 300 секунд В процесі проведення експерименту візуально оцінювались макроскопічно визначаємі зміни на опромінюваній поверхні та в глибині мозкової та пухлинної тканин, відпрацьовувались експозиційно-емісійні режими лазернотканинної взаємодії in vivo По результатам проведених нами досліджень на моделі гліальної пухлини та мозковій речовині експериментальних тварин встановлені особливості патоморфолопчних змін у вогнищі термодеструкції з формуванням зон коагуляційного некрозу, некробіозу та перицеллюлярного набряку, що мають сферичну форму та рівномірний об'ємний розподіл Також при зворотньому русі з глибини мозкової та пухлинної тканин мозку не виявлено СЛІДІВ зварювання на поверхні наконечника та кровотечі з глибини тканини мозку Ефект термодеструкції пухлинної тканини наростав у часовому інтервалі і через 24 години після опромінення складав до 23 мм Вперше клінічна апробація роботи сферичного оптичного наконечника була проведена при видаленні внутрішньомозкової пухлини скроневолобної локалізації праворуч у хворого М-ва, 42 років, № істхв 2808/00 Під час операції за допомогою загально традиційної хірургічної техніки було видалено анапластичну астроцитому III ступеня ЗЛОЯКІСНОСТІ із забезпеченням внутрішньої декомпресії об'ємом 4x4x5 см у скроневій ДІЛЯНЦІ Частину пухлини, що знаходилась у лобній ДІЛЯНЦІ та 43750 межувала з магістральними кровоносними судинами вирішено було зруйнувати за допомогою сферичного оптичного наконечника, для чого на уявленні проведених попередньо КТ та МРТ досліджень через безсудинну зону функціино важливої задньолобної ділянки кори мозку максимально атравматично увійшли наконечником на глибину 2 см до умовного центру решток пухлини та провели лазерну термодеструкцію пухлинної тканини при ВИХІДНІЙ потужності 3 Вт та експозиції випромінювання 300 секунд Післяопераційна комп'ютерна томографія через 24 години підтвердила наявність вогнища некрозоутворення проекційно паренхіми залишків пухлини у задньолобній ДІЛЯНЦІ праворуч, при цьому не виявлено післяопераційних ускладнень Стан хворого у післяопераційному періоді задовільний Виявлені регрес неврологічного дефіциту та підвищення якості життя хворого При контрольному КТ-дослідженні через 6 МІСЯЦІВ даних за продовжений ріст пухлини не відмічено Запропонований сферичний оптичний наконечник підтвердив технічну досконалість в 11 спостереженнях при виконанні лазерних термодеструкцій з приводу видалення внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку, проведених в КЛІНІЦІ нейроонкологм Інституту нейрохірурги їм акад А П Ромоданова АМН України Запропонований пристрій дозволяє мінмнвазійно знищити пухлину розміром до 23 мм та підвищити радикальність лазерно-хірургічних операцій при внутрішьомозкових пухлинах з розповсюдженням в медіанні структури та функціино важливі зони мозку При цьому знижується травматичність операцій та підвищується якість життя оперованих хворих Запровадження сферичного оптичного наконечника для лазерної термодеструкції внутрішньомозкових пухлин півкуль великого мозку в хірургічну практику нейроонколопчних КЛІНІК вкрай необхідно для України Список використаних першоджерел 1 Devaux В С , Roux FX Experimental and clinical standards, and evolution of lasers in neurosurgery//Acta Neurochir (Wien) -1996 - Vol 138 N 10-P 1135-47 2 Прикладная лазерная медицина Учебное и справочное пособие // Под ред X-П Берлиена, Г Й Мюллера Пер с нем - М АО «Интерэксперт» -1997 -356 с 3 Зозуля Ю А , Ромоданов С А , Розуменко В Д Лазерная нейрохирургия К Здоровья -1992 -168с 4 Сигал В Л , Бидненко В Н , Розуменко В Д Математическая модель фотодинамической терапии и интерстициальной лазерной термодеструкции внутримозговых опухолей // Бюл УАН — 1998 -Вип5-С130-131 5 Носов A T , Розуменко В Д , Семенова В М , Медяник І О Морфофункцюнальні зміни мозку при дм випромінювання високоенергетичних вуглекислотного, неодимового-АІГ та гольмієвого лазерів // Бюл УАН -1998 - Вип 5 -С 136-137 6 Ehas Z , Power S К , Astupenas E , Brown J T Hyperthermia from interstitial laser irradiation in normal rat brain//Lasers Surg Med -1987 -Vol 7 P 370-375 7 FUJII H , Asakura T , Jutamula S el al Light scattering properties of a rough-ended optical fibre // Opt Laser Technol -1984 -Vol 16, N 1 -P 40-44 8 Nolsoe С , Torp-Pedersen S , Olldag E, Holm H H Bare fiber low power Nd-YAG laser interstitial hyperthermia Comparison between diffuser tip and non-modified tip, an in vitro study // Lasers Med Sci -1992 -Vol 7 -P 1-7 9 Patterson M S , Wilson В С , Wyman D R The propagation of optical radiation in tissue II Optical properties of tissue and resulting fluence distributions // Lasers Med Sci -1991 -Vol 6 -P 379-390 10 Roggan A , Albrecht D , Berhen H P , Germer С , Koch H , Wodnch W , Muller G Development of an application set for intraoperative and percutaneous laser induced interstitial thermotherapy (LITT) // SPIE -1994 -Vol 2327 -P 253-261 2 к\ш\^^ Фіг. 1 43750 ч о 6 Л 90' о р •D 180 е Фіг. 2 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3