RU2147847C1 - Способ избирательной деструкции раковых клеток - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к онкологии. Способ включает воздействие на опухоль лазерным излучением с плотностью мощности 0,5-2 Вт/см², с длиной волны (1,264 ± 0,01)мкм и с частотой следования импульсов (22,5 ± 1)кГц во время фаз выдоха и диастолы сердца. Способ позволяет увеличить локальность и избирательность деструкции. 1 ил.

Description

Изобретение относится к медицине и предназначено для тепловой деструкции избирательно раковых клеток на основании большей их чувствительности к повышенной температуре по сравнению с нормальными клетками.

Известны различные способы тепловой избирательной деструкции раковых клеток с помощью лазерного испарения (сжигания) опухоли излучением 20 - 30 Вт мощности и длиной волны 1,06 мкм (см. Доценко А.П., Грубник В.В., Мельниченко Ю. А. , Шипулин П. П. Способ деструкции опухолей. Авт. св. СССР N 1383554, приоритет 22.01.86 г.).

Однако эти способы достаточно сложны из-за необходимости вводить в опухолевую ткань световод. Кроме того, они не обеспечивают избирательной деструкции только опухолевых клеток.

Известны методы лазерной фотодинамической деструкции опухолей, использующие для введения в опухолевую ткань специальные красители фотосенсибилизаторы фотогем или фотосенс, которые увеличивают поглощение и тепловое разрушение опухоли при меньших мощностях порядка 1 Вт (см. Странадко Е.Ф., Скобелкин О. К. и др. Пятилетний опыт клинического применения фотодинамической терапии. // Фотодинамическая терапия злокачественных новообразований. Материалы 2-го Всероссийского симпозиума с межд. участием. М., 1997, с. 7-19 и Ромоданов А. П., Савенко А.Г. и др. Способ лечения злокачественных опухолей головного мозга. Авт. св. СССР N 1259532, приоритет 18.05.83 г.).

Однако эти методы используют лазеры в красной области спектра (0,67 мкм), который не может проникать глубоко и используется только для деструкции поверхностных опухолей кожи и слизистых оболочек. Кроме того, эти методы не обеспечивают достаточной локальности и избирательности, так как краситель может накапливаться и в окружающих нормальных клетках или проникать не во все клетки опухоли.

Недостатками этого способа являются также трудоемкость и сложность, связанные с необходимостью введения в ткань красителя, стоимость которого относительно высока.

Известные способы фотодинамической терапии злокачественных опухолей не учитывают колебания теплоемкости и теплопроводности ткани в связи с ритмами кровенаполнения ткани. Это снижает избирательность и локальность деструкции раковых клеток относительно нормальных.

Наиболее близким к предлагаемому является способ избирательной деструкции раковых клеток, включающий нагрев ткани опухоли в диапазоне 42 - 45^oC в моменты выдоха и диастолы сердца пациента в течение времени, определяемого видами опухоли, ее размерами и локализацией (см. Загускин С.Л., Ораевский В. Н. , Рапопорт С.И. Способ избирательной деструкции раковых клеток. Патент РФ N 2106159, приоритет 27.09.96 г.).

По этому способу для избирательной деструкции раковых клеток используют индукционный нагрев вводимых в опухоль ферромагнитных частиц и лазерное облучение в моменты диастолы и выдоха пациента. По известному способу с помощью СВЧ - термометра контролируют степень нагрева ткани опухоли, а компьютерное автоматическое регулирование нагрева в диапазоне 42 - 45^oC синхронизировано с колебаниями теплоемкости и теплопроводности ткани, определяемыми колебаниями кровенаполнения ткани и регистрируемыми датчиками пульса и дыхания, устанавливаемыми на теле больного.

Недостатками данного способа являются трудоемкость и сложность, связанная с введением в ткань ферромагнитных частиц, недостаточная локальность нагрева.

Техническим результатом является упрощение процедуры фотодинамической деструкции раковых клеток, увеличение локальности и избирательности деструкции раковых клеток без введения красителя или ферромагнитных частиц.

Поставленная задача достигается тем, что в способе избирательной деструкции раковых клеток, включающем нагрев ткани опухоли в диапазоне 42 - 45^oC в моменты выдоха и диастолы сердца пациента в течение времени, определяемого видами опухоли, ее размерами и локализацией, нагрев ткани опухоли производят с помощью лазерного облучения с длиной волны (1,264 ± 0,01) мкм и частотой следования импульсов (22,5 ± 1) кГц при средней плотности мощности излучения 0,5 - 2 Вт/см².

Сущность изобретения заключается в том, что использование длины волны лазерного излучения (1,264 ± 0,01) мкм, соответствующей максимуму поглощения синглетного кислорода, и частоты следования импульсов (22,5 ± 1) кГц, соответствующей максимуму образования синглетного кислорода, обеспечивает максимальное выделение при данной мощности тепла и максимальную избирательную деструкцию опухолевых клеток за счет их большей чувствительности в диапазоне нагрева 42-45^oC (см. Иванов А.В. О роли эндогенного кислорода в биологическом действии низкоэнергетического оптического излучения. Фундаментальные науки и альтернативная медицина. Пущино, 1997 г., с. 56).

Оптимальная для образования синглетного кислорода частота инфракрасного излучения лазера (22,5 ± 1) кГц установлена экспериментально по образованию перекиси водорода в водных растворах.

Сравнение предлагаемого способа с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие в известных аналогах отличительных признаков предлагаемого изобретения говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом.

После полного клинико-рентгенологического и инструментального обследования, гистологического подтверждения рака и установления невозможности проведения хирургического удаления опухоли осуществляют лазерное воздействие в следующем порядке. На теле больного устанавливают датчики пульса (например, в виде прищепки на палец, фотодиод напротив светодиода) и дыхания (например, на область диафрагмы в виде пояса, при растяжении которого меняется сопротивление, или в виде терморезистора возле носа). Сигналы с датчиков включают лазерный нагрев опухоли только в благоприятные моменты выдоха и диастолы сердца. Нагрев обеспечивается максимальным образованием синглетного кислорода при выбранной частоте следования импульсов (22,5 ± 1) кГц и максимальным поглощением при выбранной длине волны (1,264 ± 0,01) мкм синглетным кислородом фотонов лазерного излучения при средней плотности мощности 0,5 - 2 Вт/см². Воздействие только во время диастолы сердца во время фазы выдоха, когда уменьшается кровенаполнение ткани и, следовательно, уменьшаются теплоемкость и теплопроводность, увеличивает локальность нагрева и уменьшает его инерционность. Это облегчает удержание температуры нагрева в пределах коридора 42-45^oC, в котором гибнут избирательно только раковые клетки. Контроль за температурным диапазоном осуществляют путем компьютерного автоматического управления мощностью и длительностью сеанса лазерного облучения с использованием СВЧ или ультразвукового измерения температуры облучаемой ткани.

На чертеже представлена распечатка экрана компьютера при осуществлении испытаний предлагаемого способа.

Лазерный нагрев указанных параметров контролировали методами ультразвуковой и дифференциальной термометрии на больных с опухолями. Для этого использовались 3 лазерных излучателя с указанными параметрами при фокусировке лазерных лучей в месте локализации опухоли. Сеансы осуществлялись при управлении лазерным нагревом с помощью компьютера, в которой вводятся сигналы датчиков пульса и дыхания, учитывается инерционность нагрева и охлаждения с помощью разработанной программы на основании проведенных расчетов колебания теплоемкости и теплопроводности и экспериментов с контактным ультразвуковым и СВЧ-термометрами (см. распечатку экрана компьютера, представленную на чертеже). Результаты показали, что при осуществлении предлагаемого способа отпадает необходимость в использовании красителей или ферромагнитных частиц и их введения в опухолевую ткань, увеличивается глубина воздействия за счет длины волны (1.264 ± 0,01) мкм по сравнению с лазером в красной области, возможно воздействие на более глубоколежащие опухоли. Увеличение образования синглетного кислорода при использовании лазерного излучения с частотой (22,5 ± 1) кГц и длине волны (1,264 ± 0,01) мкм обеспечивает нагрев ткани за счет синглетного кислорода, не требует введения красителя и обеспечивает избирательность деструкции раковых клеток относительно нормальных при данном способе воздействия и контроле температурного диапазона нагрева.

Диапазон средней плотности мощности излучения 0,5 - 2 Вт/см² определяется в зависимости от глубины нахождения опухоли.

Пример 1. Больной Ш.В.И., 65 лет. Диагноз: меланома кожи в области правой лопатки на спине. Размеры 2,4х3,2. Диагноз подтвержден гистологическим анализом. Проведено 16 сеансов лазерной терапии по разработанному способу с длительностью облучения одновременно всей опухоли в течение 69 мин в каждом сеансе. Уменьшение опухоли заметно на 4-й день (после 4 сеансов). После 14 сеансов визуально опухоль не наблюдалась. Гистологический анализ биопсийного материала подтвердил полное рассасывание опухоли.

Пример 2. Больной Г.Р.М., 67 лет. Диагноз: рак прямой кишки с множественными метастазами в печени и в лимфоузлах. Размер опухоли в подмышечном лимфоузле 3 - 4 мм. Гистологический анализ биопсийного материала подтвердил диагноз. Проведена лазерная терапия в режиме биоуправления с параметрами разработанного способа. 15 сеансов по 60 мин каждый. По данным обследования (пальпация, УЗИ) опухоль резко уменьшилась, практически рассосалась.

Claims (1)

1. Способ избирательной деструкции раковых клеток, включающий нагрев ткани опухоли в диапазоне 42 - 45^oC в моменты выдоха и диастолы сердца пациента в течение времени, определяемого видами опухоли, ее размерами и локализацией, отличающийся тем, что нагрев ткани опухоли производят с помощью лазерного облучения с длиной волны (1,264±0,01) мкм и частотой следования импульсов (22,5±1) кГц при плотности мощности излучения 0,5 - 2 Вт/см².