Аплікатор для магнітно-резонансної нанотерапії злоякісних новоутворень

Реферат: Аплікатор для магнітно-резонансної нанотерапії злоякісних новоутворень, основний контур якого має одновиткову індуктивну рамку, яка виконана з відрізків коаксіального кабелю з розривом оплетення в середній частині, і підключений до високочастотного генератора, а допоміжний контур розташований у просторі розповсюдження змінного електромагнітного поля основного контуру і індуктивно зв'язаний з ним. Всередині допоміжного контуру розташований постійний магніт з величиною магнітної індукції 0,05-0,5 Тл в центрі магніту. UA 122772 U (12) UA 122772 U UA 122772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлена корисна модель належить до медицини, а саме - до онкології, і може бути використана при комплексному лікуванні онкологічних хворих за допомогою магнітної нанотерапії з використанням електромагнітної гіпертермії, ініційованої апаратом з індуктивним аплікатором при хіміо- та радіотерапії, крім того, може використовуватися при моно- або комплексному лікуванні низки неонкологічних захворювань та в інших галузях медицини та ветеринарії. Відомі аплікатори, що входять до складу апаратів для електромагнітної гіпертермії, які мають форму одновиткової або двовиткової плоскої або криволінійної рамки, виконаної з відрізку коаксіального кабелю з розривом оплітки в середній частині та ізольованим незамкнутим центральним провідником, причому з кінців відрізку утворено ділянку двопроводової лінії, до оплітки якої підключена фідерна лінія, а в її кінці вставлено перемичку з можливістю поздовжнього її переміщення, центральний провідник кабелю підключено до високочастотного генератора [1]. За найближчий аналог вибрано аплікатор для регіональної або локальної електромагнітної гіпертермії у вигляді індуктивної системи основного та допоміжного високочастотних випромінювачів у формі одновиткових рамок криволінійного профілю контуру, виконаних з коаксіального радіочастотного кабелю з розривом оплітки в середній частині, що генерують фіксовано нерівномірно розподілену щільність магнітної енергії електромагнітного поля у напрямку зони опромінення [Пат. №31237. UA. МПК8 A61N 5/02. Апарат для електромагнітної гіпертермії / Орел В.Е., Литвиненко С.В., Смотров І.В. [та ін.]; заявник та патентовласник фірма „Радмір" дочірнє підприємство AT „Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань" Національне космічне агентство України (UA). - № U200714854; заявл. 27.12.2007; опубл. 25.03.2008]. Позитивним у найближчому аналогу є те, що при комплексному лікуванні пухлин в процесі хіміо- і радіотерапії з застосуванням неіонізуючого опромінення підвищується протипухлинна дія хіміопрепаратів та іонізуючого випромінювання за рахунок ініціації вільнорадикальних реакцій в пухлинних клітинах при помірній гіпертермії пацієнтів при температурі 38-39 °C. Недоліком найближчого аналога є те, що всередині організму досить складно досягти узгодження параметрів електромагнітного опромінення та магнітних властивостей протипухлинного препарату або нанокомплексу, при якому спостерігається максимальний ефект інтенсифікації вільнорадикальних реакцій в умовах магнітного резонансу при магнітній гіпертермії злоякісних пухлин за помірних температур. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення аплікатора для магнітнорезонансної нанотерапії злоякісних новоутворень шляхом одночасного використання постійного магнітного та змінного електромагнітного полів за помірних температур до 39 °C, при якому забезпечуються умови для магнітного резонансу локально у пухлинних клітинах за участі вільних радикалів в протипухлинному препараті, що дасть можливість підвищити ефективність комплексної протипухлинної терапії з використанням магнітотермії на 10-15 %. Поставлена задача вирішується таким чином. Аплікатор для магнітно-резонансної нанотерапії злоякісних новоутворень, основний контур якого має одновиткову індуктивну рамку, яка виконана з відрізків коаксіального кабелю з розривом оплетення в середній частині, і підключений до високочастотного генератора, а допоміжний контур розташований у просторі розповсюдження змінного електромагнітного поля основного контуру і індуктивно зв'язаний з ним, який відрізняється тим, що всередині допоміжного контуру розташовують постійний магніт з величиною магнітної індукції 0,05-0,5 Тл в центрі магніту. На відміну від аплікатора, що генерує лише електромагнітне випромінювання, використання постійного магніту призводить до зеєманівського розщеплення рівнів енергії неспарених електронів вільних радикалів. Одночасна дія електромагнітного випромінювання та постійного магнітного поля забезпечує передумови для виникнення магнітно-резонансних явищ за участі вільних радикалів, що входять до структури протипухлинного препарату або нанокомплексу. Керований вплив за допомогою постійного магнітного та змінного електромагнітного поля аплікатора при помірних температурах до 39 °C впливає на інтенсивність вільнорадикальних реакцій шляхом перенесення неспарених електронів до пухлинних клітин та зміни часу рекомбінації радикальних пар. При цьому збільшується активність, концентрація і час життя парамагнітних центрів (вільних радикалів), які викликають окислювальний стрес, генетичні мутації та/або апоптоз пухлинних клітин. Таким чином, опромінення одночасно змінним електромагнітним та постійним магнітним полем під час комплексного лікування онкологічних хворих сприяє підсиленню магнітнорезонансних явищ за участю вільних радикалів, що входять до структури протипухлинного 1 UA 122772 U 5 10 15 20 25 препарату або нанокомплексу. Це підвищує ефективність протипухлинних препаратів, механізм дії яких заснований на вільнорадикальному механізмі. Прикладом реалізації заявленого способу може бути аплікатор, зображений на фіг. 1. Електромагнітне поле ініціюється індуктивним аплікатором, що складається з основної та допоміжної одновиткової випромінюючої рамки з коаксіального кабелю. Основний рамочний аплікатор з лінійними розмірами 22×16 см та рівним профілем має металеву оплітку з розривом у середній частині і під'єднаний до високочастотного генератора з робочою частотою 40,68 МГц. Допоміжний рамочний аплікатор розмірами 7,5×6,0 см індуктивно зв'язаний з основним контуром і розташований у просторі розповсюдження змінного ЕМП основного контуру. У вертикальній площині профіль допоміжної рамки має вигин „висотою" 1 см, причому вертикальне положення відносно площини основного аплікатора регулюються з міркувань забезпечення оптимального режиму опромінення, коли аплікатор розташований безпосередньо якнайближче до патологічного осередку пацієнта. Поверх кабелю основного аплікатора встановлено охолоджувач, що виконаний у вигляді трубки з діелектричного матеріалу, зв'язаної з постачаючим холодоагент обладнанням. Джерелом постійного магнітного поля є неодимовий магніт із силою зчеплення 40 кг, зовнішнім діаметром 45 мм, висотою, 15 мм, масою 0,18 кг, що розташований всередині допоміжної випромінюючої рамки аплікатора. Запропонована конструкція забезпечує проникнення магнітного поля вглиб тканин, що дозволяє провести електромагнітне опромінення патологічного осередку на будь-якій глибині в організмі хворого пацієнта. Це дозволяє досягти в області опромінення фокусування максимальної щільності енергії та неоднорідності магнітної компоненти електромагнітного поля, ініціюючи вихрові струми локально в злоякісних клітинах пухлини, кровоносних та лімфатичних судинах та у регіоні патологічного осередку. Поєднання постійного та електромагнітного полів створює необхідні умови для магнітного резонансу за участі вільних радикалів у складі протипухлинного препарату. Форма основного та допоміжного аплікатора математично описується за допомогою форми краплі, яка задається системою параметричних формул: Основний аплікатор Допоміжний аплікатор  3 3 t B1 sin t sin x  8 2  1  y   L1 cos t 2  z  0   30 35 40 45 50  3 3 t B 2 sin t sin x  8 2  1   y  y 0  L 2 cos t 2  2 z  z 0  H2 sin t   , 0  t  2 де В1=16 см - ширина, L1=22 см - довжина основної випромінюючої рамки, В2=6 см, L1=7,5 см та Н2-1 см - ширина, довжина та висота допоміжної рамки, відповідно, у0=3 см - зсув допоміжної рамки відносно до основної у горизонтальній площині по осі у, z0=0 см - зсув вертикального положення допоміжної рамки відносно до площини основного аплікатора, t - параметр. При цьому допоміжний аплікатор має вигин у вертикальній площині, що задається висотою Н2 (фіг. 2). Розрахунок напруженості магнітної компоненти електромагнітного поля на відстані 1 см від площини основного аплікатора та індукції постійного магнітного поля зображено на фіг. 3. Розрахунок проведено за допомогою оригінальної комп'ютерної програми. Індивідуально для кожного пацієнта підбирають положення допоміжної рамки з постійним магнітом відносно до основної рамки, щоб забезпечити максимальну величину електромагнітного та постійного магнітного поля у зоні патологічного осередку. При подачі електроживлення високочастотний генератор генерує високочастотний сигнал фіксованої робочоїчастоти в діапазоні 1-120МГц в основну та індуктивно зв'язаному з ним допоміжному контурі. Одночасно з постачаючого холодоагент обладнання через холодопровід в охолоджувач подається охолоджене повітря або рідина для попередження побічних теплових гіпертермічних ефектів за рахунок підтримки температури на поверхні аплікатори в межах 36-39 °C. Під впливом комбінованого впливу електромагнітного та постійного магнітного поля за рахунок магнітно-резонансних процесів відбувається інтенсифікація активності вільних радикалів протипухлинного препарату в злоякісних клітинах. Це підвищує протипухлинну активність препарату та зменшує його побічні дії при помірній гіпертермії пацієнтів 38-39 °C. Проведені дослідження на культурі недрібноклітинного раку легені людини - лінія А-549, засвідчили, що після проведення електромагнітного опромінення клітин за допомогою апарата з аплікатором для магнітно-резонансної нанотерапії в умовах помірної гіпертермії 38-39 °C при 2 UA 122772 U 5 10 15 20 25 використанні протипухлинного магніточутливого нанокомплексу (0,05 мкг/мл) магнітомеханохімічно синтезованого на основі наночастинок оксиду заліза діаметром до 50 нм та цитотоксичного антибіотика антрациклінового ряду доксорубіцин засвідчили, що кількість живих клітин була на 10 % меншою, ніж при використанні офіцинального доксорубіцину. Наведений приклад підтверджує підвищення вільнорадикальної протипухлинної активності препарату при дії помірної гіпертермії 38-39 °C в результаті здійснення заявленого способу, тобто можливості одночасного використання змінного електромагнітного та постійного магнітного полів. Пояснення до графічних матеріалів корисної моделі Фіг. 1 - Зовнішній вигляд аплікатора для магнітно-резонансної гіпертермії: 1 - основний аплікатор; 2 - допоміжний аплікатор; 3 - постійний магніт; 4 - система охолодження. Фіг. 2 - Схематичне зображення аплікатора: а) проекція аплікатора на горизонтальну площину хОу; б) проекція допоміжної випромінюючої рамки на вертикальну площину yOz. Пунктиром показана зона пухлини. Фіг. 3 - Розподіл напруженості змінного магнітного поля (а) та індукції постійного магнітного поля (б) у горизонтальній площині на відстані 1 см до площини основного аплікатора. Пунктиром показана зона пухлини. Джерела інформації: 1. Электромагнитное поле радиоволн в онкологии / В.Э. Орел, И.И. Смоланка, СИ. Коровин [и др.]. - Киев: Книга плюс, 2005. - 152 с. 2. Пат. №31237. UA. МПК8 A61N 005/02. Апарат для електромагнітної гіпертермії / Орел В.Е., Литвиненко С.В., Смотров І.В. [та ін.]; заявник та патентовласник фірма „Радмір" дочірнє підприємство AT „Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань", Національне космічне агенство України (UA). - № U200714854; заявл. 27.12.2007; опубл. 25.03.2008. - Бюл. №6, 2008р. (прототип). 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Аплікатор для магнітно-резонансної нанотерапії злоякісних новоутворень, основний контур якого має одновиткову індуктивну рамку, яка виконана з відрізків коаксіального кабелю з розривом оплетення в середній частині, і підключений до високочастотного генератора, а допоміжний контур розташований у просторі розповсюдження змінного електромагнітного поля основного контуру і індуктивно зв'язаний з ним, який відрізняється тим, що всередині допоміжного контуру розташований постійний магніт з величиною магнітної індукції 0,05-0,5 Тл в центрі магніту. 3 UA 122772 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4