RU2316283C1 - Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation - Google Patents
Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316283C1 RU2316283C1 RU2006113534/14A RU2006113534A RU2316283C1 RU 2316283 C1 RU2316283 C1 RU 2316283C1 RU 2006113534/14 A RU2006113534/14 A RU 2006113534/14A RU 2006113534 A RU2006113534 A RU 2006113534A RU 2316283 C1 RU2316283 C1 RU 2316283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- needle
- thermocoagulation
- biological tissue
- electrode
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области медицины и ветеринарии, преимущественно к хирургии, и может быть использовано для разрушения биотканей различных органов, пораженных патологическим процессом.The present invention relates to the field of medicine and veterinary medicine, mainly to surgery, and can be used to destroy biological tissues of various organs affected by the pathological process.
Известны и широко используются способы и устройства термокоагуляции биоткани за счет тепла, выделяемого при поглощении биотканью энергии электромагнитного поля широкого диапазона частот от оптического до радиоволнового. Основным недостатком этих способов является сравнительно небольшая глубина прогрева биоткани при достаточно высокой сложности и стоимости устройств, используемых для осуществления этих способов. Известны также способы и устройства термокоагуляции биоткани с помощью нагретого теплоносителя. В качестве последнего обычно используется водяной пар, при конденсации которого на поверхности биоткани выделяется большое количество тепла. Основное использование этих способов и устройств ограничивается биотканями поверхности тела или биотканями, к которым открыт доступ во время хирургических операций. Внутритканевое использование известных устройств осложнено тем, что их размер не должен превышать размер пункционных игл.Known and widely used methods and devices for thermocoagulation of biological tissue due to the heat generated by the absorption of biological tissue energy of an electromagnetic field of a wide frequency range from optical to radio wave. The main disadvantage of these methods is the relatively small depth of heating of the biological tissue with a sufficiently high complexity and cost of the devices used to implement these methods. Methods and devices for thermocoagulation of biological tissue using a heated coolant are also known. As the latter, water vapor is usually used, during the condensation of which a large amount of heat is released on the surface of the biological tissue. The main use of these methods and devices is limited to biological tissues of the body surface or biological tissues, which are accessible during surgical operations. Interstitial use of known devices is complicated by the fact that their size should not exceed the size of puncture needles.
Близким к предлагаемому способу является способ термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем (Honda N. Percutaneous hot saline injection therapy for hepatic tumors: an alternative to percutaneous ethanol injection therapy. Radiology, 1994, 1, 53-57), заключающийся во введении в биоткань через отверстия в стенке полой металлической иглы теплоносителя, в качестве которого использовали 0,9% раствор NaCl в воде (физиологический раствор). Нагрев теплоносителя в известном способе осуществляется в шприце, с помощью которого затем вводится в биоткань. Хотя известный способ прост и дешев, так как не требует никаких специальных приспособлений, он имеет ряд существенных недостатков. Для разрушения биоткани достаточно большого объема инъекции приходится повторять, что приводит к увеличению травматичности процедуры. Кроме того, из-за хорошей теплопроводности металла игла нагревается теплоносителем, что приводит к повреждению здоровой биоткани, контактирующей с поверхностью иглы. И, наконец, в процессе прохождения по каналу иглы теплоноситель охлаждается и тем самым значительно снижается эффективность способа.Close to the proposed method is a method of thermocoagulation of biological tissue with a heated coolant (Honda N. Percutaneous hot saline injection therapy for hepatic tumors: an alternative to percutaneous ethanol injection therapy. Radiology, 1994, 1, 53-57), which consists in introducing into the biological tissue through openings in the wall of the hollow metal needle of the coolant, which was used as a 0.9% solution of NaCl in water (physiological solution). The heat carrier in the known method is carried out in a syringe, with which it is then introduced into the biological tissue. Although the known method is simple and cheap, since it does not require any special devices, it has a number of significant drawbacks. In order to destroy a biological tissue of a sufficiently large volume of injection, it is necessary to repeat, which leads to an increase in the invasiveness of the procedure. In addition, due to the good thermal conductivity of the metal, the needle is heated by the coolant, which leads to damage to a healthy biological tissue in contact with the surface of the needle. And finally, in the process of passing through the needle channel, the coolant is cooled and thereby significantly reduces the efficiency of the method.
Ниболее близким к предлагаемому способу является способ лечения рака и незлокачественных опухолей (Патент США №5472441), заключающийся во введении в биоткань через отверстия в стенке полой металлической иглы, являющейся активным электродом, теплоносителя, который нагревается высокочастотным током. Основным недостатком этого способа является то, что теплоноситель нагревается при выходе из отверстий в стенке иглы на электропроводящей поверхности электрода, контактирующей с биотканью. При этом проведение процесса термокоагуляции биоткани при температуре кипения теплоносителя приводит к испарению тонкого слоя теплоносителя и биоткани, контактирущих с поверхностью электрода. Это приводит к повышению сопротивления цепи и снижению величины тока, что в конечном счете уменьшает эффективность передачи тепла при термокоагуляции биоткани.Closest to the proposed method is a method for the treatment of cancer and non-malignant tumors (US Patent No. 5472441), which consists in introducing into the biological tissue through openings in the wall of a hollow metal needle, which is an active electrode, a heat carrier that is heated by high-frequency current. The main disadvantage of this method is that the coolant is heated when leaving the holes in the wall of the needle on the electrically conductive surface of the electrode in contact with the biological tissue. Moreover, the process of thermocoagulation of biological tissue at the boiling point of the coolant leads to the evaporation of a thin layer of coolant and biological tissue in contact with the surface of the electrode. This leads to an increase in circuit resistance and a decrease in current, which ultimately reduces the efficiency of heat transfer during thermocoagulation of biological tissue.
Задачей настоящего изобретения является увеличение эффективности передачи тепла в коагулируемую ткань, а также уменьшение травматичности способа.The objective of the present invention is to increase the efficiency of heat transfer to a coagulated tissue, as well as reducing the invasiveness of the method.
Для этого в известном способе термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем, заключающемся во введении в биоткань через отверстия в стенке полой металлической иглы, являющейся активным электродом, теплоносителя и подаче высокочастотного тока, нагрев теплоносителя осуществляют в полости иглы до температуры кипения, при этом острие иглы изолируют от остальной части иглы.To do this, in the known method of thermocoagulation of biological tissue with a heated coolant, which consists in introducing a coolant and a high-frequency current into the biological tissue through openings in the wall of a hollow metal needle, which is an active electrode, the coolant is heated in the needle cavity to a boiling point, while the needle tip is isolated from the rest parts of the needle.
Техническим результатом выполнения вышеуказанных новых условий и режимов термокоагуляции является очевидное увеличение эффективности передачи тепла в биоткань, а также уменьшение травматичности известного способа.The technical result of the above new conditions and modes of thermocoagulation is an obvious increase in the efficiency of heat transfer to biological tissue, as well as a decrease in the morbidity of the known method.
Известен ряд устройств для термокоагуляции биоткани, содержащих генератор высокочастотного тока, нейтральный плоский электрод большой площади (от 100 кв. см и более), закрепляемый на поверхности тела, и активный электрод с малой рабочей поверхностью (0,5-1 кв. см), вводимый в разрушаемую биоткань. Высокочастотный ток, протекающий между электродами, нагревает биоткань вблизи активного электрода, где плотность тока наиболее высока. Главным недостатком таких устройств является небольшой объем коагулированной биоткани из-за значительного уменьшения плотности тока по мере удаления от поверхности активного электрода.A number of devices for thermocoagulation of biological tissue are known, comprising a high-frequency current generator, a large neutral square flat electrode (from 100 sq. Cm or more) fixed to the body surface, and an active electrode with a small working surface (0.5-1 sq. Cm), introduced into destructible biological tissue. The high-frequency current flowing between the electrodes heats the biological tissue near the active electrode, where the current density is highest. The main disadvantage of such devices is the small amount of coagulated biological tissue due to a significant decrease in current density with distance from the surface of the active electrode.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термокоагуляции биоткани (Патент США №5472441), содержащее генератор высокочастотного тока с двумя электродами, один из которых - плоский с большой поверхностью - крепится на поверхности тела, а другой, вводимый в биоткань, выполнен в виде покрытой диэлектриком полой металлической иглы с термодатчиком, встроенным в полость. На расстоянии до 3 см от заостренного конца иглы изоляция с поверхности иглы удалена, и в стенке иглы имеются отверстия. Через них в процессе термокоагуляции в биоткань вводится физиологический раствор или растворы лекарственных веществ. Главная цель введения растворов - предотвращение высушивания биоткани на поверхности электрода в процессе термокоагуляции и тем самым поддержание достаточного уровня тока, протекающего в цепи. Основным недостатком известного устройства является то, что, несмотря на поддержание нормальной влажности биоткани, контактирующей с поверхностью электрода, сопротивление последней все же увеличивается из-за осаждения на поверхности металла молекул биополимеров, как следствие термоэлектрохимических процессов, протекающих на ней. Кроме того, из-за вышеназванных процессов, отверстия в стенке электрода могут частично или полностью закрываться, что также ухудшает эффективность работы устройства. По вышеупомянутым причинам в устройства подобного типа вводят системы контроля сопротивления внешней цепи и регулировок, компенсирующих изменения этого параметра, что приводит к значительному повышению их стоимости. Однако предотвратить действие вышеназванных факторов эти меры не могут. Помимо этого из-за существенного увеличения плотности тока в районе острия иглы наблюдается перегрев и обугливание биоткани, что также препятствует эффективности нагрева.Closest to the proposed is a device for thermocoagulation of biological tissue (US Patent No. 5472441), containing a high-frequency current generator with two electrodes, one of which is flat with a large surface, is mounted on the surface of the body, and the other, introduced into the biological tissue, is made in the form of a dielectric coated a hollow metal needle with a temperature sensor integrated in the cavity. At a distance of 3 cm from the pointed end of the needle, the insulation from the surface of the needle is removed, and there are holes in the wall of the needle. Through them, in the process of thermocoagulation, physiological solution or solutions of medicinal substances are introduced into the biological tissue. The main purpose of the introduction of solutions is to prevent the drying of biological tissue on the surface of the electrode during thermocoagulation and thereby maintain a sufficient level of current flowing in the circuit. The main disadvantage of the known device is that, despite maintaining normal humidity of the biological tissue in contact with the surface of the electrode, the resistance of the latter still increases due to the deposition of biopolymer molecules on the metal surface, as a result of thermoelectrochemical processes taking place on it. In addition, due to the above processes, the holes in the electrode wall may be partially or completely closed, which also impairs the efficiency of the device. For the above reasons, an external circuit resistance control system and adjustments compensating for changes in this parameter are introduced into devices of this type, which leads to a significant increase in their cost. However, these measures cannot prevent the action of the above factors. In addition, due to a significant increase in current density in the region of the needle tip, overheating and carbonization of the biological tissue are observed, which also impedes the heating efficiency.
Задачей предлагаемого устройства является увеличение эффективности работы известного устройства за счет улучшения стабильности и надежности работы активного электрода.The objective of the proposed device is to increase the efficiency of the known device by improving the stability and reliability of the active electrode.
Для этого в известном устройстве для термокоагуляции биоткани, содержащем генератор высокочастотного тока, подключенный к плоскому нейтральному электроду и активному электроду, выполненному в виде полой металлической иглы, снабженной диэлектрическим покрытием, с отверстиями в стенке и размещенным в ее полости термодатчиком, острие иглы выполнено без диэлектрического покрытия и электрически изолировано от остальной части иглы диэлектрической прокладкой или выполнено из твердого диэлектрика.To do this, in the known device for thermocoagulation of biological tissue containing a high-frequency current generator connected to a flat neutral electrode and an active electrode made in the form of a hollow metal needle equipped with a dielectric coating, with holes in the wall and a temperature sensor placed in its cavity, the needle tip is made without a dielectric coating and is electrically isolated from the rest of the needle by a dielectric gasket or made of a solid dielectric.
Существо предлагаемого изобретения можно понять из нижеследующего описания. На фиг.1 показано схематическое изображение активного электрода устройства для термокоагуляции биоткани в соответствии с предлагаемым способом. Электрод выполнен в виде полой металлической иглы 1, покрытой диэлектриком 2 и имеющей вблизи острия 3 отверстия, через которые в биоткань поступает теплоноситель. Направление движения теплоносителя показано на фиг.1 стрелками. Острие иглы 3 не имеет диэлектрического покрытия и изолировано от металлической иглы с помощью диэлектрической прокладки 4. В качестве острия может быть использован также любой твердый диэлектрик, например сапфир. В полости иглы 1 размещен термодатчик 5. Игла 3 подсоединена через тройник 6 к держателю электрода 7.The essence of the invention can be understood from the following description. Figure 1 shows a schematic representation of the active electrode of a device for thermocoagulation of biological tissue in accordance with the proposed method. The electrode is made in the form of a hollow metal needle 1 coated with a dielectric 2 and having holes near the tip 3 through which coolant enters the biological tissue. The direction of movement of the coolant is shown in figure 1 by arrows. The tip of the needle 3 has no dielectric coating and is isolated from the metal needle by means of a dielectric strip 4. Any solid dielectric, such as sapphire, can also be used as the tip. In the cavity of the needle 1 is placed a temperature sensor 5. The needle 3 is connected through a tee 6 to the electrode holder 7.
Работа способа и устройства поясняется с помощью блок-схемы установки для термокоагуляции биоткани на фиг.2. Установка содержит генератор 8, работающий на частоте 440 кГц, блок управления 9 и систему подвода теплоносителя, состоящую из насоса 10 и подводящего шланга 11. Через фланец 12 активный электрод 1 подключается к системе подвода теплоносителя и к генератору 8. К генератору подключается также нейтральный электрод 13. Блок управления 9 содержит устройство регистрации температуры с термодатчика и устройство регулировки температуры теплоносителя.The operation of the method and device is illustrated using the block diagram of the installation for thermocoagulation of biological tissue in figure 2. The installation comprises a
Предлагаемые способ и устройство работают следующим образом. Включают насос 10, подающий теплоноситель, и с помощью ультразвукового сканера (на фиг.2 не показан) вводят активный электрод 1 в участок биоткани 14, подлежащий термокоагуляции. Подачу теплоносителя осуществляют для того, чтобы предохранить выходные отверстия электрода от засорения частичками биоткани в процессе его введения. Далее включаются генератор 8 и блок управления 9. Ток, протекая через отверстия в стенке электрода, замыкается на поверхности канала электрода, которая электрически не изолирована. При этом самая большая плотность тока и тепловыделения наблюдается вблизи отверстий. Это приводит к нагреву вытекающего из этих отверстий токопроводящего теплоносителя. Поток кипящего теплоносителя, выходящего из отверстий, препятствует проникновению частичек биоткани внутрь электрода и предохраняет отверстия от засорения. Тем самым создаются условия для поддержания постоянного уровня протекающего по цепи тока, что обеспечивает высокую стабильность и надежность в работе всего устройства. Протекая по каналу электрода, теплоноситель, имеющий изначально комнатную температуру, охлаждает стенки электрода вплоть до концевой части электрода, где расположены выходные отверстия. Это предотвращает повреждение здоровой биоткани, контактирующей с поверхностью электрода, значительно снижая травматичность способа. С другой стороны повышение температуры выходящего в биоткань теплоносителя до температуры его кипения повышает количество тепла, передаваемого в биоткань, по сравнению с прототипом, где в канал электрода вводится горячий теплоноситель, который существенно охлаждается до выхода в биоткань стенками электрода и контактирующей с ними здоровой биотканью. Очевидно, что эффективность передачи тепла в коагулируемую биоткань в предлагаемом способе значительно выше, чем у прототипа. Изоляция острия иглы позволяет избежать перегрева и обугливания биоткани вблизи него из-за концентрации тока на острие, которое всегда наблюдается при использовании прототипа.The proposed method and device work as follows. Turn on the
Испытания предлагаемого способа и устройства для его осуществления были проведены на печени свиньи. Под общим наркозом животное фиксировали на операционном столе и с помощью ультразвукового сканера вводили активный электрод в различные доли печени. Инфузию физиологического раствора осуществляли со скоростью 1 мл/мин. Мощность генератора фиксировали на уровне, обеспечивающем показания встроенного в электрод термодатчика 100°С. Длительность нагрева составляла 10 мин. В течение эксперимента регистрировали изменения сопротивления между двумя электродами - активным и нейтральным. По окончании эксперимента животное умерщвляли, вскрывали брюшную полость и проводили измерения коагулированных участков печени. Испытания показали, что при использовании электрода-прототипа величина сопротивления увеличивалась на 30-40%, а величина показаний термодатчика снижалась до 70°С. В то же время при использовании предлагаемого устройства сопротивление увеличивалось лишь на 5-10%, а показания термодатчика не изменялись. При этом объем коагулированной биоткани в последнем случае оказался почти на 50% больше, чем в случае использования электрода-прототипа. Изменений биоткани, контактирующей с поверхностью электрода, кроме рабочей поверхности с отверстиями, не наблюдалось в обоих случаях. Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства уменьшает травматичность и увеличивает эффективность работы известного способа, а также повышает надежность и стабильность функционирования известного устройства, что создает предпосылки к упрощению и удешевлению его конструкции.Tests of the proposed method and device for its implementation were carried out on the liver of a pig. Under general anesthesia, the animal was fixed on the operating table and, using an ultrasound scanner, an active electrode was inserted into various lobes of the liver. Saline was infused at a rate of 1 ml / min. The generator power was fixed at a level that provides the readings of a temperature sensor built into the electrode of 100 ° C. The heating time was 10 min. During the experiment, changes in resistance between two electrodes, active and neutral, were recorded. At the end of the experiment, the animal was euthanized, the abdominal cavity was opened and coagulated sections of the liver were measured. Tests showed that when using the prototype electrode, the resistance value increased by 30-40%, and the value of the temperature sensor readings decreased to 70 ° C. At the same time, when using the proposed device, the resistance increased only by 5-10%, and the readings of the temperature sensor did not change. Moreover, the volume of coagulated biological tissue in the latter case was almost 50% more than in the case of using the prototype electrode. Changes in the biological tissue in contact with the electrode surface, except for the working surface with holes, were not observed in both cases. Thus, the use of the proposed method and device reduces the morbidity and increases the efficiency of the known method, as well as increases the reliability and stability of the known device, which creates the prerequisites for the simplification and cheapening of its design.
Больной В., 21 года, находился на лечении в отделении микрохирургии МНИОИ им. П.А.Герцена с диагнозом Фибрилярная липома теменной части головы. По данным компьютерной томографии в левой части теменной области определяется массивное опухолевое образование размерами 5×6 см. Больному проведен сеанс разрушения опухоли предлагаемым способом и устройством. После предварительного местного обезболивания, под контролем ультразвукового сканера, в опухоль ввели активный электрод с одновременной подачей физиологического раствора со скоростью 1 мл/мин. Мощность генератора регулировалась по показаниям термодатчика в пределах 100-102°С. Длительность процедуры составила 20 мин. При обследовании через 5 месяцев после проведения процедуры отмечается значительное уменьшение опухоли в объеме и отсутствие признаков ее продолженного роста.Patient V., 21 years old, was undergoing treatment at the microsurgery department of Moscow P.A. Herzen with a diagnosis of Fibrillar lipoma of the parietal part of the head. According to computed tomography in the left part of the parietal region, a massive tumor formation of 5 × 6 cm is determined. The patient underwent a tumor destruction session by the proposed method and device. After preliminary local anesthesia, under the control of an ultrasound scanner, an active electrode was introduced into the tumor with simultaneous delivery of physiological saline at a rate of 1 ml / min. The generator power was regulated according to the readings of the temperature sensor in the range of 100-102 ° C. The duration of the procedure was 20 minutes. When examined 5 months after the procedure, a significant decrease in the tumor in volume and the absence of signs of its continued growth are noted.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006113534/14A RU2316283C1 (en) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006113534/14A RU2316283C1 (en) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006113534A RU2006113534A (en) | 2007-11-20 |
| RU2316283C1 true RU2316283C1 (en) | 2008-02-10 |
Family
ID=38958926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006113534/14A RU2316283C1 (en) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2316283C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705617C2 (en) * | 2014-04-23 | 2019-11-11 | Ю.С. Пейтент Инновейшнс Ллк | Multifunctional electrosurgical plasma instrument |
-
2006
- 2006-04-21 RU RU2006113534/14A patent/RU2316283C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HONDA N. Percutaneous hot saline injection therapy for hepatic tumors: an alternative to ethanol injection therapy. Radiology, 1, 1994, p.53-57. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705617C2 (en) * | 2014-04-23 | 2019-11-11 | Ю.С. Пейтент Инновейшнс Ллк | Multifunctional electrosurgical plasma instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006113534A (en) | 2007-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7771420B2 (en) | Saline-enhanced catheter for radiofrequency tumor ablation | |
| AU692289B2 (en) | Mapping R-F ablating liquid injecting screw-in catheter mounted electrode | |
| CN101579257B (en) | Electrode for radiofrequency tissue | |
| Goldberg | Radiofrequency tumor ablation: principles and techniques | |
| US5807395A (en) | Method and apparatus for RF ablation and hyperthermia | |
| EP1850779B1 (en) | Electro-surgical needle apparatus | |
| US6622731B2 (en) | Bone-treatment instrument and method | |
| US20170333107A1 (en) | Devices and methods for shaping therapy in fluid enhanced ablation | |
| EP2143394B1 (en) | Applicator device for ablation by radiofrequency of biological tissues | |
| US20050245923A1 (en) | Biopolar virtual electrode for transurethral needle ablation | |
| US20040215181A1 (en) | Delivery of fluid during transurethral prostate treatment | |
| CA2408627A1 (en) | System and method for heating the prostate gland to treat and prevent the growth and spread of prostate tumors | |
| EP1968473A2 (en) | Device producing and use of microwave energy for thermotherapy | |
| US8002462B2 (en) | Portable thermally profiling phantom and method of using the same | |
| RU2316283C1 (en) | Method for thermocoagulation of biotissue and device for its implementation | |
| Luo et al. | Diluted hydrochloric acid generates larger radiofrequency ablation lesions in excised porcine livers | |
| RU2317793C1 (en) | Method and device for high-temperature destroy of biological tissue | |
| RU2368406C2 (en) | Method and device for destroying malignant tumours | |
| Lencioni et al. | Radiofrequency ablation: principles and techniques | |
| RU128483U1 (en) | DEVICE FOR THERMAL COAGULATION | |
| RU2318465C1 (en) | Method for microwave biotissue diathermocoagulation and device for its implementation | |
| RU78659U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICE FOR TREATMENT OF TUMOR DISEASES | |
| Ellis et al. | Radiofrequency tissue ablation: principles and techniques | |
| RU2354420C1 (en) | Method of biological tissue destruction | |
| Vogl | Basic principles in oncology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130422 |