RU2467720C1

RU2467720C1 - Method for implementing local hyperthermia

Info

Publication number: RU2467720C1
Application number: RU2011132247/14A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Кобзев; Денис Олегович Пахмурин; Виктор Николаевич Учаев; Валерий Дмитриевич Семенов; Александр Анатольевич Свиридов; Александр Викторович Литвинов; Александр Юрьевич Хуторной
Original assignee: Анатолий Васильевич Кобзев; Уваров Александр Фавстович; Башкиров Андрей Юрьевич
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-11-27

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medicine, oncology, and may be used for implementing local hyperthermia. For this purpose, a tumour is localised. Points are marked to introduce heating needles surrounding tumour tissue. Hollow guides are introduced in the marked points of biological tissue and exposed to ultrasonic vibrations at frequency 19-25 kHz and amplitude 3-30 mcm. A distal end of each guide is pointed and hermetically sealed. The guides are introduced into biological tissue. Then, the heating needle is introduced in an internal cavity of each guide through a proximal end. It is followed by cycles of heating and stabilising at pre-set temperature of each heating needle.

EFFECT: method enables providing pre-set, uniform and stable heating temperature in the required volume of a local area of biological tissue and stabilising temperature with reducing a negative effect of the introduced heating needles on healthy tissue, providing higher clinical effectiveness, ensured homeostasis due to vascular coagulation within the exposure area, reducing blood loss and pain sensations, enabling faster wound canal healing.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу реализации метода локальной гипертермии, заключающемуся в высокотемпературном воздействии на патологически измененные ткани тела человека или животного.The invention relates to medicine, namely to a method for implementing the method of local hyperthermia, which consists in a high-temperature effect on pathologically altered tissues of the human or animal body.

Принципиальные возможности воздействия гипертермии на опухолевую клетку известны давно и связаны с повышенной чувствительностью ее к высоким температурам. При этом, как указано в [1], температура до 39,5°С стимулирует рост опухоли, до 40-42°С сенсибилизирует действие лучевой и химиотерапии, при 43-44°С происходит уничтожение опухолевых клеток [1. Kirsch. R. Schmidt D. Chimrgie, 1966, Bd 91, 36, p.1297-1312].The principal possibilities of the effect of hyperthermia on a tumor cell have been known for a long time and are associated with its increased sensitivity to high temperatures. Moreover, as indicated in [1], temperatures up to 39.5 ° C stimulate tumor growth, up to 40-42 ° C sensitizes the effects of radiation and chemotherapy, at 43-44 ° C tumor cells are destroyed [1. Kirsch. R. Schmidt D. Chimrgie, 1966, Bd 91, 36, p. 1297-1312].

Опухолевая ткань менее устойчива к нагреванию, чем здоровая, по целому ряду причин. Во-первых, она изначально имеет более высокую температуру, так как обмен веществ в злокачественных клетках гораздо интенсивнее. Во-вторых, кровоснабжение опухолей гораздо хуже, чем у здоровых тканей, поэтому при нагревании они не способны эффективно охлаждаться увеличением кровотока, как здоровые. Кроме того, кислорода, доставляемого такими сосудами, начинает не хватать для энергообеспечения опухоли. В-третьих, сосуды в опухолях имеют аномальную структуру, поэтому при повышении температуры легко эмболизируются - закупориваются. В результате при повышении температуры в ткани опухоли развивается гипоксия и ацидоз - закисление, который приводит к нарушению функции и, в конечном итоге, гибели клеток. Таким образом, гипертермия обладает также самостоятельным разрушающим воздействием на раковые клетки [2. Патент на изобретение RU №2332954, опубликован 10.09.2008, МПК (2006.01) А61В 18/04], что чаще всего используется на начальных стадиях заболевания или при доброкачественных формах опухоли. Локальная гипертермия широко используется и при комбинированном лечении опухолевой ткани, например, совместно с химио- и радиотерапией.Tumor tissue is less resistant to heat than healthy tissue for a number of reasons. Firstly, it initially has a higher temperature, since the metabolism in malignant cells is much more intense. Secondly, the blood supply to the tumors is much worse than that of healthy tissues, so when heated, they are not able to be effectively cooled by an increase in blood flow, like healthy ones. In addition, the oxygen delivered by such vessels is beginning to be insufficient to supply the tumor with energy. Thirdly, the vessels in the tumors have an abnormal structure, therefore, when the temperature rises, they are easily embolized - clogged. As a result, with increasing temperature in the tumor tissue, hypoxia and acidosis develop - acidification, which leads to impaired function and, ultimately, cell death. Thus, hyperthermia also has an independent destructive effect on cancer cells [2. Patent for invention RU No. 2332954, published on 09/10/2008, IPC (2006.01) АВВ 18/04], which is most often used in the initial stages of the disease or in benign forms of the tumor. Local hyperthermia is also widely used in the combined treatment of tumor tissue, for example, in conjunction with chemo- and radiotherapy.

Все способы реализации локальной гипертермии должны выполнять следующие требования:All methods of implementing local hyperthermia must fulfill the following requirements:

1. Обеспечить точную локализацию зоны нагрева.1. Ensure accurate localization of the heating zone.

2. Обеспечить температуру в зоне нагрева на уровне не ниже 42,5-43,5°С. При этом время достижения заданной температуры нагрева должно быть не более 10-15 минут.2. To ensure the temperature in the heating zone at a level not lower than 42.5-43.5 ° С. In this case, the time to reach the set heating temperature should be no more than 10-15 minutes.

3. Продолжительность процедуры - в течение примерно 1 часа с момента начала нагрева.3. The duration of the procedure is within about 1 hour from the start of heating.

Известен способ радиочастотного разрушения биоткани путем ее локального нагрева, описанный в [3. Патент на полезную модель RU №82543, опубликован 10.05.2009, МПК (2006.01) А61В 18/12]. Суть способа заключается в том, что в биоткань под контролем ультразвукового сканера вводят минимум два игольчатых электрода, подключенных к блоку управления с высокочастотным ВЧ генератором и к насосам. Между двумя введенными электродами вводят дополнительный третий электрод и подключают его к блоку управления с ВЧ генератором. На введенные электроды подают мощность от генератора. Передаваемая от электродов в биоткань мощность приводит к ее нагреву до температуры коагуляции, разрушая биоткань. Данный способ радиочастотного разрушения биоткани позволяет увеличить зону коагуляции до 5-6 см и обеспечить более равномерное температурное поле в пространстве между электродами.A known method of radio-frequency destruction of biological tissue by local heating, described in [3. Utility Model Patent RU No. 822543, published May 10, 2009, IPC (2006.01) A61B 18/12]. The essence of the method is that at least two needle electrodes connected to a control unit with a high-frequency RF generator and to pumps are introduced into the biological tissue under the control of an ultrasound scanner. An additional third electrode is introduced between the two introduced electrodes and connected to the control unit with an RF generator. The introduced electrodes supply power from the generator. The power transmitted from the electrodes to the biological tissue leads to its heating to the coagulation temperature, destroying the biological tissue. This method of radio-frequency destruction of biological tissue allows you to increase the coagulation zone to 5-6 cm and provide a more uniform temperature field in the space between the electrodes.

К недостаткам известного способа по [3] следует отнести то, что все игольчатые электроды (их как минимум три) вводят непосредственно в опухолевую ткань, при этом центральный игольчатый электрод вводят в центр опухолевой ткани - см. фиг.2 [3], что значительно повышает риск метастазирования опухоли как при введении, так и при удалении электродов после окончания воздействия. Кроме того, температура нагрева не является достаточно равномерной в заданном объеме биоткани. Так, согласно фиг.3 [3] при обеспечении зоны коагуляции до 5 см по уровню 50°С, температура в центре опухоли достигает 130°С, что является опасным для организма. Кроме того, для реализации требуются игольчатые электроды водоохлаждаемого типа, для работы которых требуются соответствующие насосы и резервуары, что в целом усложняет и удорожает способ радиочастотного разрушения биоткани.The disadvantages of the known method according to [3] include the fact that all the needle electrodes (there are at least three of them) are inserted directly into the tumor tissue, while the central needle electrode is inserted into the center of the tumor tissue - see figure 2 [3], which is significantly increases the risk of tumor metastasis both when introducing and when removing electrodes after exposure. In addition, the heating temperature is not uniform enough in a given volume of biological tissue. So, according to figure 3 [3] while providing a coagulation zone up to 5 cm at a level of 50 ° C, the temperature in the center of the tumor reaches 130 ° C, which is dangerous for the body. In addition, needle-type electrodes of a water-cooled type are required for implementation, the operation of which requires appropriate pumps and reservoirs, which generally complicates and increases the cost of radio-frequency destruction of biological tissue.

Известен также способ локального нагрева биологической ткани, описанный в [4. Патент на полезную модель RU №98116, опубликован 10.10.2010, Бюл. №28, МПК (2006.01) А61В 18/12], который является наиболее близким по технической сути и достигаемому положительному результату и взят за прототип. Суть способа заключается в следующем. Определяют место расположения опухоли (например, при помощи томографического или ультразвукового исследования), намечают точки для ввода нагревательных игл на равном удалении друг от друга вокруг опухоли по окружности с радиусом R, большим, чем размер опухоли. По намеченным точкам вводят нагревательные иглы. Стабилизируют температуру на электрическом нагревателе иглы на заданном уровне с высокой степенью точности и осуществляют нагрев локальной области биологической ткани. При этом тепловые поля от каждой иглы суммируются в локальной области в зоне опухолевой ткани и быстро затухают вне этой зоны, фиг.3 [4]. Этот способ обеспечивает заданную, равномерную и стабильную температуру нагрева в заданном локальном объеме биоткани. Точность стабилизации температуры составляет 0,1°С. Пространственное распределение температуры характеризуется высоким уровнем равномерности (перепад значений температуры от периферии зоны нагрева к ее центру составляет 1-2°С).There is also known a method of local heating of biological tissue, described in [4. Utility Model Patent RU No. 98116, published October 10, 2010, Bull. No. 28, IPC (2006.01) A61B 18/12], which is the closest in technical essence and the achieved positive result and taken as a prototype. The essence of the method is as follows. The location of the tumor is determined (for example, by means of tomographic or ultrasound examination), points are drawn for insertion of heating needles at an equal distance from each other around the tumor along a circle with a radius R greater than the size of the tumor. At the designated points, heating needles are introduced. The temperature on the electric heater of the needle is stabilized at a predetermined level with a high degree of accuracy and the local area of the biological tissue is heated. In this case, the thermal fields from each needle are summed up in a local area in the area of the tumor tissue and quickly decay outside this area, Fig. 3 [4]. This method provides a predetermined, uniform and stable heating temperature in a given local volume of biological tissue. The accuracy of temperature stabilization is 0.1 ° C. The spatial temperature distribution is characterized by a high level of uniformity (the temperature difference from the periphery of the heating zone to its center is 1-2 ° C).

К недостаткам известного способа [4] следует отнести то, что введение вокруг опухолевой ткани по намеченным точкам нескольких нагревательных игл, имеющих нагревательные элементы (количество игл зависит от размера опухоли), травмирует ткани. При этом имеется большая вероятность попадания нагревательной иглы в кровеносные сосуды, что в свою очередь увеличивает опасность кровоизлияний, влекущих за собой массированную кровопотерю с последующим развитием острой или хронической анемии. Кроме того, при использовании способа по прототипу область биоткани, подвергающаяся гипертермии, и область биоткани вне зоны нагрева, находящиеся в непосредственном контакте друг с другом, связаны между собой мелкими кровеносными сосудами (капиллярами), питающими все клетки (в том числе и больные) кислородом и другими питательными веществами. При этом клетки биоткани внутри зоны нагрева интенсивно охлаждаются током крови, уменьшая степень температурного воздействия на биоткань и снижая эффективность способа локальной гипертермии по прототипу [4].The disadvantages of the known method [4] should include the fact that the introduction around the tumor tissue at the designated points of several heating needles having heating elements (the number of needles depends on the size of the tumor) injures the tissue. At the same time, there is a high probability of the heating needle getting into the blood vessels, which in turn increases the risk of hemorrhage, which entails massive loss of blood with the subsequent development of acute or chronic anemia. In addition, when using the prototype method, the biotissue region undergoing hyperthermia and the biotissue region outside the heating zone, which are in direct contact with each other, are interconnected by small blood vessels (capillaries) that supply all cells (including patients) with oxygen and other nutrients. In this case, the cells of the biological tissue inside the heating zone are intensively cooled by the blood flow, reducing the degree of temperature effect on the biological tissue and reducing the effectiveness of the local hyperthermia method according to the prototype [4].

Задачей изобретения является повышение эффективности локальной гипертермии требуемого объема биоткани при одновременном снижении травмируемости здоровой ткани и уменьшении вероятности кровотечений.The objective of the invention is to increase the effectiveness of local hyperthermia of the required volume of biological tissue while reducing the trauma of healthy tissue and reducing the likelihood of bleeding.

Технический результат заключается в обеспечении заданной, равномерной и стабильной температуры нагрева в требуемом объеме биологической ткани, содержащей опухоль и здоровую ткань, при одновременном снижении отрицательного воздействия на здоровую ткань процесса введения нагревательных игл.The technical result consists in providing a predetermined, uniform and stable heating temperature in the required volume of biological tissue containing a tumor and healthy tissue, while reducing the negative effect on the healthy tissue of the process of introducing heating needles.

Способ по прототипу и заявляемый способ реализации локальной гипертермии включают такие общие операции, как определение расположения опухоли (локализация опухоли), определение точек для введения нагревательных игл вокруг опухолевой ткани (локализация зоны нагрева), нагрев и стабилизацию заданной температуры каждой нагревательной иглы, обеспечивающие нагрев локальной области биологической ткани и стабилизацию температуры в ней.The prototype method and the claimed method for implementing local hyperthermia include such general operations as determining the location of the tumor (localization of the tumor), determining points for introducing heating needles around the tumor tissue (localization of the heating zone), heating and stabilization of the set temperature of each heating needle, providing local heating areas of biological tissue and stabilization of temperature in it.

В отличие от прототипа, в заявляемом способе по намеченным точкам в биологическую ткань вводят полые направляющие. Дистальный конец каждой направляющей выполняют заостренным и герметичным. Каждую из направляющих вводят в биоткань под действием ультразвуковых колебаний с частотой 19-25 кГц и амплитудой 3-30 мкм. После этого во внутреннюю полость каждой из направляющих через проксимальный конец вводят нагревательную иглу.Unlike the prototype, in the inventive method, hollow guides are introduced into the biological tissue at the designated points. The distal end of each guide is pointed and airtight. Each of the guides is introduced into the biological tissue under the action of ultrasonic vibrations with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 microns. After that, a heating needle is inserted into the internal cavity of each of the guides through the proximal end.

В частном случае полые направляющие вводят на равном удалении друг от друга вокруг опухоли по окружности с радиусом, большим, чем размер опухоли.In the particular case, the hollow guides are introduced at an equal distance from each other around the tumor around a circle with a radius greater than the size of the tumor.

Из уровня техники в известных источниках информации не выявлен способ реализации локальной гипертермии, характеризующийся той же совокупностью признаков, что и заявляемый способ. Это подтверждает новизну заявляемого способа.The prior art in known sources of information does not reveal a method for implementing local hyperthermia, characterized by the same set of features as the claimed method. This confirms the novelty of the proposed method.

Из уровня техники не обнаружены способы реализации локальной гипертермии, в которых одновременно обеспечиваются требуемая, равномерная, стабильная температура нагрева в заданном локальном объеме биоткани и снижение вероятности кровоизлияний в процессе введения нагревательных игл с одновременным повышением эффективности локальной гипертермии. Это достигается за счет того, что, во-первых, в биоткань по намеченным точкам вводят полые направляющие, при этом дистальный конец каждой из направляющих выполняют заостренным и герметичным; во-вторых, направляющие вводят в биоткань под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 19-25 кГц и амплитудой 3-30 мкм; в-третьих, во внутреннюю полость каждой из направляющих через проксимальный конец вводят соответственно нагревательную иглу.The prior art has not found methods for implementing local hyperthermia in which the required, uniform, stable heating temperature in a given local volume of biological tissue and reducing the likelihood of hemorrhage during the insertion of heating needles while increasing the efficiency of local hyperthermia are simultaneously provided. This is achieved due to the fact that, firstly, hollow guides are introduced into the biological tissue at the designated points, while the distal end of each of the guides is pointed and sealed; secondly, the guides are introduced into the biological tissue under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 microns; thirdly, a heating needle is respectively introduced into the internal cavity of each of the guides through the proximal end.

Предлагаемый способ реализации локальной гипертермии основан на том, что, как и в прототипе [4], тепловые поля, излучаемые нагревательными иглами, расположенными в намеченных точках по окружности вокруг опухоли в пределах здоровых тканей, суммируются друг с другом внутри этой окружности. При этом снаружи от данной окружности повышения температуры практически не отмечается. Это связано с тем, что в здоровых тканях происходит отвод тепла вследствие хорошего кровотока и отсутствия суммирования тепловых полей. Данный эффект наблюдается как в предлагаемом способе, так и в прототипе [4], что подтверждается экспериментальными исследованиями авторов. В отличие от прототипа в предлагаемом способе реализации локальной гипертермии по намеченным точкам сначала вводят в биоткань под воздействием ультразвука с частотой 19-25 кГц и амплитудой 3-30 мкм полые направляющие, один конец которых выполняют герметичным и заостренным, после чего в эти направляющие вводят нагревательные иглы. Из уровня техники известно использование низкочастотного ультразвука в медицине, например [5. Патент РФ №2329075 на изобретение «Способ артроскопии с использованием низкочастотного ультразвука», A61N 7/00 (2006.01), опубликовано 20.07.2008 г.]. В этом способе воздействие на внутрисуставные структуры осуществляют посредством ультразвукового волновода-инструмента, при этом рабочая часть волновода-инструмента совершает передаваемые ему низкочастотным ультразвуковым генератором колебания частотой, по меньшей мере, 26,5 кГц, что обеспечивает гемостаз за счет коагуляции сосудов в зоне воздействия. В заявляемом способе введение полых направляющих с помощью ультразвука с частотой 19-25 кГц и амплитудой 3-30 мкм, так же как в [5], уменьшает усилия при прохождении тканей, кровопотерю и болевые ощущения, а также ускоряет заживление раневых каналов. Это связано с тем, что при таком введении направляющих происходит коагулирование тканей раневого канала, а также имеет место раздвигание крупных кровеносных сосудов, что, в свою очередь, снижает вероятность кровотечений. Однако заявляемый способ позволяет получить дополнительный (синергетический) результат, так как введение вокруг опухоли полых направляющих, подвергаемых ультразвуковому воздействию во время их введения в биоткань, создает вокруг каждой направляющей дополнительный объем биоткани с радиусом R1, внутри которого нарушено кровоснабжение (см. фиг.2). При этом происходит повреждение молекулярных связей в биополимерах клеток сосудистых стенок в зоне введения направляющих, что приводит к образованию микротромбов в капиллярном русле. Радиус R1 зависит от мощности накладываемых ультразвуковых колебаний. Поскольку направляющие распределены вокруг опухоли равномерно, то эти дополнительные объемы каждой направляющей перекрываются и все вместе образуют замкнутую зону биоткани с нарушенным кровоснабжением, окружающую опухоль. Эта зона уменьшает отток тепла от локальной области биоткани, подвергаемой гипертермии. Нарушение кровоснабжения также вызывает дополнительное разрушение клеток опухоли за счет гипоксии (недостатка кислорода в тканях), что повышает эффективность локальной гипертермии.The proposed method for the implementation of local hyperthermia is based on the fact that, as in the prototype [4], the thermal fields emitted by heating needles located at the designated points around the tumor around the tumor within healthy tissues are summed with each other inside this circle. At the same time, outside of this circle, there is practically no increase in temperature. This is due to the fact that in healthy tissues heat is removed due to good blood flow and the lack of summation of thermal fields. This effect is observed both in the proposed method and in the prototype [4], which is confirmed by experimental studies of the authors. Unlike the prototype, in the proposed method for the implementation of local hyperthermia at target points, hollow guides are first introduced into the biological tissue under the influence of ultrasound with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 μm, one end of which is sealed and pointed, after which heating guides are introduced into these guides needles. The prior art use of low-frequency ultrasound in medicine, for example [5. RF patent No. 2329075 for the invention "Method of arthroscopy using low-frequency ultrasound", A61N 7/00 (2006.01), published July 20, 2008]. In this method, the impact on the intraarticular structures is carried out by means of an ultrasonic waveguide-tool, while the working part of the waveguide-tool performs vibrations transmitted to it by a low-frequency ultrasonic generator with a frequency of at least 26.5 kHz, which ensures hemostasis due to vascular coagulation in the affected area. In the claimed method, the introduction of hollow guides using ultrasound with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 μm, as in [5], reduces the effort during the passage of tissues, blood loss and pain, and also accelerates the healing of wound channels. This is due to the fact that with the introduction of guides, coagulation of wound canal tissue occurs, and also the expansion of large blood vessels takes place, which, in turn, reduces the likelihood of bleeding. However, the claimed method allows to obtain an additional (synergistic) result, since the introduction of hollow guides around the tumor, subjected to ultrasound during their introduction into the biological tissue, creates around each guide an additional volume of biological tissue with a radius R1, inside which the blood supply is disturbed (see Fig. 2 ) In this case, molecular bonds are damaged in the biopolymers of the cells of the vascular walls in the zone of introduction of the guides, which leads to the formation of microthrombi in the capillary bed. The radius R1 depends on the power of the superimposed ultrasonic vibrations. Since the guides are evenly distributed around the tumor, these additional volumes of each guide overlap and together form a closed zone of biological tissue with impaired blood supply surrounding the tumor. This zone reduces the outflow of heat from the local area of biological tissue subjected to hyperthermia. Disruption of blood supply also causes additional destruction of tumor cells due to hypoxia (lack of oxygen in the tissues), which increases the effectiveness of local hyperthermia.

Изобретение явным образом для специалиста не следует из уровня техники и соответствует требованиям критерия охраноспособности «изобретательский уровень».The invention explicitly for a specialist does not follow from the prior art and meets the requirements of the eligibility criterion of "inventive step".

Способ поясняется чертежами и примером конкретного выполнения. На фиг.1 схематично изображена направляющая с ультразвуковым генератором. На фиг.2 схематично изображены дополнительные зоны вокруг каждой направляющей, образующие совместно замкнутую зону биоткани с нарушенным кровоснабжением, окружающую опухоль. На фиг.3 схематично изображено наложение тепловых полей от каждой нагревательной иглы. На фиг.4 показана блок-схема устройства для реализации способа локальной гипертермии.The method is illustrated by drawings and an example of a specific implementation. Figure 1 schematically shows a guide with an ultrasonic generator. Figure 2 schematically shows additional zones around each guide, forming a jointly closed zone of biological tissue with impaired blood supply surrounding the tumor. Figure 3 schematically shows the superposition of thermal fields from each heating needle. Figure 4 shows a block diagram of a device for implementing the method of local hyperthermia.

Суть заявляемого способа рассмотрена на конкретном примере, где количество направляющих для локализации зоны нагрева равно 8, фиг.1. После определения места локализации опухоли, например, при помощи томографического или ультразвукового исследования намечают точки для ввода направляющих, намечая зону нагрева. Далее по намеченным точкам с помощью ультразвукового генератора вводят направляющие на равном удалении друг от друга вокруг опухоли 26, фиг.2, по окружности с радиусом R, большим, чем размер опухоли. Направляющую 1, фиг.1, присоединяют с помощью разъема 9 к ультразвуковому генератору 17, вводят в первую намеченную точку с помощью ультразвуковых колебаний. После введения в биоткань направляющую 1 отсоединяют от ультразвукового генератора 17, оставляя в биоткани. Остальные направляющие 2-8 аналогичным способом вводят по остальным намеченным точкам поочередно. В общем случае в зависимости от размера опухоли количество вводимых направляющих может быть любым и равняться N. При введении направляющих 1-8 под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 19-25 кГц и амплитудой 3-30 мкм образуются дополнительные объемы биоткани 18-25 с радиусом R1 вокруг каждой направляющей 1-8 фиг.2, в которых нарушено кровообращение. В результате имеет место значительное нарушение кровоснабжения ткани опухоли 26. Частота и амплитуда ультразвуковых колебаний определены экспериментально - максимальная эффективность ультразвуковых колебаний выявлена в диапазоне 19-25 кГц и 3-30 мкм соответственно. После отсоединения направляющих 1-8 от ультразвукового генератора 17 в них вводят нагревательные иглы 27-34, фиг.3. Их количество соответствует количеству направляющих и также в общем случае может равняться N. Каждая из нагревательных игл 27-34 имеет нагреватель 44-52, фиг.4. После введения всех нагревательных игл 27-34 осуществляется подача постоянного напряжения от источника питания 43 через выводы 62, 63, на блоки управления температурой 54-61 (в общем случае количество блоков управления соответствует количеству вводимых нагревательных игл и равно N). Устройство блока управления показано в [4] и включает в себя регулятор напряжения, измерительный орган, усилитель и переменный резистор. От блоков управления температурой 54-61 постоянное напряжение подается на выводы 52, 53 каждого из нагревателей 44-51, которые выполнены из медного изолированного провода, сопротивление которого зависит от температуры. Заданный (требуемый) уровень температуры в данном примере 43-45°С, устанавливается при помощи блока управления температурой 54-61. При заданной температуре нагревателей 44-51 соответствующие измерительные органы блоков управления температурой 54-61 находятся в состоянии баланса. В исходном состоянии электрические нагреватели 44-51 имеют температуру, равную температуре локальной области биоткани. При включении источника питания 43 электрические нагреватели 44-51 под действием постоянного тока нагреваются до заданной температуры и передают тепловую энергию в биоткань, нагревая ее до заданной температуры. При увеличении температуры электрических нагревателей 44-51 выше заданной сопротивление электрических нагревателей 44-51 увеличивается, что приводит к разбалансу соответствующего измерительного органа и появлению в нем сигнала разбаланса. Сигнал разбаланса вызывает уменьшение тока, протекающего через электрические нагреватели 44-51 нагревательных игл 29-36. Происходит уменьшение температуры электрических нагревателей 44-51, и мост опять сбалансируется. Если уменьшение температуры произойдет ниже заданного уровня, то вновь появится сигнал разбаланса, но уже другого знака, который приведет к увеличению тока и возрастанию тепловыделения в электрических нагревателях 44-51, а следовательно, к увеличению и стабилизации температуры на электрических нагревателях 44-51 на заданном уровне с точностью, которая определяется коэффициентом усиления усилителя блока управления температурой 54-61. В данном примере точность стабилизации равна 0,1°С. В результате происходит нагрев тканей в локальной области радиусом R, фиг.3. Причем тепловые поля 35-42 от каждой нагревательной иглы 27-34, как показано на фиг.3, суммируются в локальной области в зоне опухолевой ткани 26 и быстро затухают вне этой зоны. За счет суммирования тепловых полей 35-42 от каждой нагревательной иглы в области опухолевой ткани 26 температура этой ткани становится близкой к заданной температуре электрических нагревателей 44-51 уже через 10-15 минут и остается стабильной на протяжении всего сеанса воздействия. Причем пространственное распределение температуры характеризуется высоким уровнем равномерности (перепад значений температуры от периферии зоны нагрева к ее центру составляет 1-2°С).The essence of the proposed method is considered in a specific example, where the number of guides for the localization of the heating zone is 8, figure 1. After determining the location of the tumor, for example, using tomographic or ultrasound studies, points are drawn for introducing guides, outlining the heating zone. Then, along the designated points, guides are introduced at an equal distance from each other around the tumor 26, Fig. 2, along a circle with a radius R larger than the size of the tumor using an ultrasonic generator. The guide 1, figure 1, is connected using the connector 9 to the ultrasonic generator 17, is introduced into the first target point using ultrasonic vibrations. After insertion into the biological tissue, the guide 1 is disconnected from the ultrasonic generator 17, leaving it in the biological tissue. The remaining guides 2-8 in the same way are introduced at the remaining designated points in turn. In general, depending on the size of the tumor, the number of guides introduced can be any and equal to N. When guides 1-8 are introduced under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 μm, additional volumes of biological tissue 18-25 with a radius of R1 are formed around each guide 1-8 of figure 2, in which blood circulation is impaired. As a result, there is a significant violation of the blood supply to the tumor tissue 26. The frequency and amplitude of ultrasonic vibrations were determined experimentally - the maximum efficiency of ultrasonic vibrations was detected in the range of 19-25 kHz and 3-30 microns, respectively. After disconnecting the guides 1-8 from the ultrasonic generator 17, heating needles 27-34 are inserted into them, FIG. 3. Their number corresponds to the number of guides and also in the general case can be equal to N. Each of the heating needles 27-34 has a heater 44-52, Fig.4. After the introduction of all the heating needles 27-34, a constant voltage is supplied from the power source 43 through the terminals 62, 63 to the temperature control units 54-61 (in the general case, the number of control units corresponds to the number of introduced heating needles and is equal to N). The control unit device is shown in [4] and includes a voltage regulator, a measuring body, an amplifier, and a variable resistor. From the temperature control units 54-61, a constant voltage is supplied to the terminals 52, 53 of each of the heaters 44-51, which are made of an insulated copper wire, the resistance of which depends on the temperature. The set (required) temperature level in this example is 43-45 ° С, set using the temperature control unit 54-61. At a given temperature of the heaters 44-51, the corresponding measuring bodies of the temperature control units 54-61 are in a state of balance. In the initial state, electric heaters 44-51 have a temperature equal to the temperature of the local area of the biological tissue. When you turn on the power source 43, the electric heaters 44-51 under the influence of direct current are heated to a predetermined temperature and transfer thermal energy to the biological tissue, heating it to a predetermined temperature. When the temperature of electric heaters 44-51 increases above a predetermined value, the resistance of electric heaters 44-51 increases, which leads to an imbalance of the corresponding measuring body and the appearance of an unbalance signal in it. The unbalance signal causes a decrease in the current flowing through the electric heaters 44-51 of the heating needles 29-36. The temperature of the electric heaters 44-51 decreases, and the bridge is balanced again. If the temperature decreases below a predetermined level, an unbalance signal appears again, but of a different sign, which will lead to an increase in current and an increase in heat generation in electric heaters 44-51, and therefore to an increase and stabilization of temperature on electric heaters 44-51 at a given level with accuracy, which is determined by the gain of the amplifier of the temperature control unit 54-61. In this example, the stabilization accuracy is 0.1 ° C. As a result, tissue is heated in a local area of radius R, Fig. 3. Moreover, the thermal fields 35-42 from each heating needle 27-34, as shown in figure 3, are summed in the local area in the area of the tumor tissue 26 and quickly decay outside this area. By summing the thermal fields 35-42 from each heating needle in the area of the tumor tissue 26, the temperature of this tissue becomes close to the set temperature of the electric heaters 44-51 after 10-15 minutes and remains stable throughout the entire exposure session. Moreover, the spatial temperature distribution is characterized by a high level of uniformity (the temperature difference from the periphery of the heating zone to its center is 1-2 ° C).

Все параметры в заявляемом способе определены экспериментально.All parameters in the inventive method are determined experimentally.

В ходе проведенных авторами экспериментов на животных была подтверждена эффективность предлагаемого способа реализации локальной гипертермии. Так, в частности, были проведены эксперименты на крысах с перевитой им карциномой Уокера-256, в ходе которых были выделены 3 группы животных по 10 в каждой. Первая группа была контрольная, в которой животным не осуществлялось никакого воздействия. Вторая группа получала локальную гипертермию, при которой введение нагревательных игл осуществлялось непосредственно в ткани животного (температура - 45°С, время воздействия - 30 минут). Третья группа получала локальную гипертермию предложенным способом (при этом частота ультразвуковых колебаний составляла 20 кГц, а амплитуда - 25 мкм, температура нагревательных элементов составляла 45°С, нагрев осуществлялся в течение 30 минут). В результате были получены следующие результаты. Масса первичного очага опухоли на момент окончания эксперимента в первой группе составляла в среднем 92 г, во второй - 15 г, в третьей - 10 г. Количество гематогенных метастазов в первой группе 177 на одно животное, во второй - 27, а в третьей - 7. Длительность ремиссии составила во второй группе 6 суток, в третьей - 9,5 суток. В контрольной группе ремиссии не наблюдалось.In the course of animal experiments conducted by the authors, the effectiveness of the proposed method for the implementation of local hyperthermia was confirmed. So, in particular, experiments were conducted on rats with Walker-256 carcinoma transplanted by him, during which 3 groups of animals, 10 in each, were isolated. The first group was the control, in which the animals did not carry out any exposure. The second group received local hyperthermia, in which the introduction of heating needles was carried out directly in the tissue of the animal (temperature - 45 ° C, exposure time - 30 minutes). The third group received local hyperthermia by the proposed method (the frequency of ultrasonic vibrations was 20 kHz, and the amplitude was 25 μm, the temperature of the heating elements was 45 ° C, heating was carried out for 30 minutes). As a result, the following results were obtained. The mass of the primary tumor site at the end of the experiment in the first group averaged 92 g, in the second - 15 g, in the third - 10 g. The number of hematogenous metastases in the first group was 177 per animal, in the second - 27, and in the third - 7 The duration of remission in the second group was 6 days, in the third - 9.5 days. In the control group, remission was not observed.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов было показано положительное влияние ультразвуковых колебаний при введении направляющих на эффективность локальной гипертермии.Thus, as a result of the experiments, a positive effect of ultrasonic vibrations with the introduction of guides on the effectiveness of local hyperthermia was shown.

Изобретение промышленно применимо. Способ может быть многократно реализован с достижением указанного технического результата.The invention is industrially applicable. The method can be repeatedly implemented with the achievement of the specified technical result.

Claims

1. A method of implementing local hyperthermia, including determining the location of the tumor, determining points for introducing heating needles around the tumor tissue, heating and stabilizing the set temperature of each heating needle, providing heating of the local area of biological tissue and stabilizing the temperature in it, characterized in that according to the intended points hollow guides are introduced into the biological tissue, while the distal end of each guide is pointed and airtight, and the guides are introduced into the biological ical fabric under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 19-25 kHz and an amplitude of 3-30 mm; after which a heating needle is inserted through the proximal end into the internal cavity of each of the guides.

2. The method of implementing local hyperthermia according to claim 1, characterized in that the hollow guides are introduced at an equal distance from each other around the tumor in a circle with a radius greater than the size of the tumor.