УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ РАКОВЫХ ОПУХОЛЕЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области клинической медицины, в частности онкологии, и может быть использовано для терапии патологического роста клеток организма в биологическом объекте.
В настоящее время в микробиологии наметилась тенденция блокирования и уничтожения раковых клеток посредством прямого энергетического воздействия на них. Так, известен способ блокирования деления раковых клеток с использованием локальной лазерной гипертермии, основанный на воздействии света (А.Г.Коноплянников, Л.В.Штейн. Использование гипертермии для подавления репаративных процессов в опухолевых клетках и для повышения эффективности лучевой терапии. Медицинская радиология, 1977, №2, с.23-27). При анализе локальной лазерной гипертермии было обнаружено, что для эффективного объемного воздействия на раковые клетки необходимо использование инфракрасного диапазона излучения лазера с мощностью более 3-5 Вт. В этом случае глубина проникновения фотонов в ткани измеряется сантиметрами. При всех положительных сторонах этого способа было обнаружено, что для достижения требуемого эффекта необходимо соблюдать особый режим светового воздействия. Кроме того, необходимы особые светорассеивающие инструменты для внутритканевой световой гипертермии.
Известен так же способ блокирования деления раковых клеток в биологическом объекте, включающий воздействие на клетку или группу клеток внешним источником энергии с последующим преобразованием энергии клетки (Ardernne M. Von Theoretische und Experimentalle Grundlagen der Kreber-Mehrshrift-Therapie. Berlin, 1967, 365 s.). В основе предложенного способа лежит идея создания в клетке условий для некоего "энергетического взрыва", в инициировании начального "запального" процесса в энергетически перенасыщенной среде. В этом случае избыток выделившейся локально энергии будет лавинообразно распространяться до полного использования "реактогенного" материала клетки. Состояние готовности к "энергетическому
взрыву" клетки автор данного способа обеспечивает с помощью такого инструмента форсирования клеточной энергопродукции, как гипертермия. Для того чтобы максимально стимулировать процесс развития такой цепной реакции, автор дополнил гипертермию гипергликемией. Это оправдано тем, что раковые клетки возмещают энергетические потери за счет гликолиза. В то же время такая шоковая терапия рака является сложной, многоэтапной.
Настоящая полезная модель направлена на блокирование деления раковых клеток и их разрушение в биологическом объекте за счет стимулирование начала процесса блокирования деления в энергетически перенасыщенной среде раковой клетки при помощи электрического воздействия на нее. Причина заключена в особенностях структуры раковых клеток. Они имеют иной характер трансмембранного переноса материалов, необходимых для клеточной интеграции, иные размеры мембранных пор и значение потенциала действия клеточных мембран, что в конечном итоге делает их энергетически перенасыщенными объектами. Известно, например, что раковые клетки излучают в оптическом диапазоне частот в ~100 раз интенсивнее нормальных клеток (Гурвич А.Г. Введение в учение о митогенезе. М., "Наука", 1948 г.).
Действие электрического тока от внешнего источника, направление которого противоположно направлению тока в электродах, искусственно введенных в клетку или группу клеток, вызывает повышение пористости мембран, изменение размеров липидных пор, что ведет к изменению энергетики и высоты энергетического барьера последних. На начальном этапе взаимодействия двух энергетических объектов - клетки и внешнего источника ЭДС - действие электрического тока клетки направлено на повышение стабильности липидной бислойной мембраны, сохранение мембранного потенциала за счет расходования клеточной энергии.
При дальнейшем взаимодействии двух энергетических объектов в клетке появляются структурные дефекты в виде сквозных липидных пор (электропорация). Это приводит к резкой интенсификации процессов преобразования энергии в клетке, что в свою очередь создает условия для
инициирования в ней "энергетического взрыва" и, как следствие, ее гибели. Описанная модель соответствует теории механизма гибели как нормальных, так и раковых клеток (В.Афанасьев, Б.Король и др. Две формы клеточной гибели: цитометрический и биохимический анализ. Доклады АН СССР, т.285, №2, 1985 г.).
Таким образом, введение внешнего источника ЭДС, значение потенциала которого не меньше значения мембранного потенциала клетки, обуславливает наличие описанных выше процессов в клетке. Эти процессы ведут на начальном этапе взаимодействия двух энергетических объектов к сохранению целостности клеточной мембраны посредством расхода дополнительной энергии раковой клеткой и, следовательно, к замедлению деления и ослаблению агрессивности раковой клетки. В дальнейшем они приводят к разрушению самой раковой клетки за счет полного расхода клеточной энергии: происходит переход необходимых внутриклеточных видов энергии в виды, которые безвозвратно рассеиваются во внешней среде.
1970-е гг. было обнаружено, что электрические поля могут использоваться для создания пор в клетках, не вызывая постоянного повреждения. Это открытие обеспечило возможность введения крупных молекул в клеточную цитоплазму. Известно, что гены и другие молекулы, такие как фармакологические соединения, могут включаться в живые клетки посредством процесса, известного как электропорообразование. Гены или другие молекулы смешиваются с живыми клетками в буферной среде, и подаются короткие импульсы сильных электрических полей. Клеточные мембраны временно становятся пористыми, и гены или молекулы поступают в клетки, где они могут изменить геном клетки.
Электропорообразование in vivo в целом ограничено тканью или клетками, которые расположены близко к коже организма, куда могут помещаться электроды. Поэтому ткань, которую иначе можно лечить путем системной доставки препаратов или химиотерапии, такая как опухоль, в целом недоступна для электродов, используемых для электропорообразования. При лечении определенных видов рака с помощью химиотерапии необходимо
использовать достаточно большую дозу препарата для уничтожения раковых клеток без уничтожения неприемлемо большого количества нормальных клеток. Если бы химиотерапевтический препарат мог быть введен непосредственно в раковые клетки, эту задачу можно было бы разрешить. Некоторые противораковые препараты, например блеомицин, обычно не могут эффективно проникнуть через мембраны определенных раковых клеток. Однако электропорообразование обеспечивает возможность введения блеомицина в клетки.
Лечение обычно проводится путем инъекции противоракового препарата непосредственно в опухоль и подачей электрического поля на опухоль между парой электродов. Силу поля необходимо подбирать достаточно точно с тем, чтобы происходило электропорообразование клеток опухоли без повреждения, или, по меньшей мере, с минимальным повреждением каких-либо нормальных или здоровых клеток. Это можно обычно легко осуществить при наружных опухолях с помощью наложения электродов на противоположные стороны опухоли так, чтобы электрическое поле было между электродами. Если поле однородное, затем можно измерить расстояние между электродами и на электроды можно подать подходящее напряжение в соответствии с формулой  (Е - сила электрического поля в В/см; U - напряжение в вольтах и d - расстояние в см). Лечение субъекта с использованием терапии с образованием пор в клетках предоставляет средство, позволяющее избежать повреждающие воздействия, обычно связанные с введением противораковых или цитотоксических средств. Такое лечение позволило бы вводить эти средства для избирательного повреждения или уничтожения нежелательных клеток, в то же самое время избегая окружающие здоровые клетки или ткань.
Известно устройство для лечения раковых опухолей, содержащее медицинский шприц с двумя иглами, к одной из которых подключен положительный проводник, а к другой - отрицательный проводник, имеющие соединение с источником постоянного тока (US 5273525, A 61 N 1/04, опубл. 28.12.1993).
Недостатком данного устройства является наличие у шприца двух игл, что создает определенные неудобства при процедуре. Кроме того, подразумевается, что процесс воздействия на лекарственную форму будет проходить в момент выхода двух потоков лекарства из игл с учетом того, что эти две струи перемешиваются. Однако, не всегда это смешивание имеет место, что снижает эффективность воздействия на раковую опухоль подверженную воздействию постоянного тока лекарственной формы.
По сути, смешивание не должно происходить внутри тканей. Лекарственная форма должна вводиться в ткань уже обработанной постоянным током.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа для первого заявленного объекта
Известно устройство для лечения раковых опухолей, содержащее корпус, в котором размещены источник питания типа батарейки, устройство управления в виде кнопки включения, соединительные провода и два электрода из токопроводящего материала (RU 47234, A 61 N 1/20, опубл. 2005.08.27).
Данное техническое решение принято в качестве прототипа для второго объекта.
Недостатком данного устройства, предназначенного для электрофореза лекарственных веществ, является сложность исполнения электродов, так как от их исполнения зависит впитываемость лекарственной формы в кожу пациента. При этом не учитываются особенности распространения поля вокруг проводника постоянного тока, только часть которого проходит через кожный участок. В связи с этим приходится повышать мощность силового воздействия и следовательно оперировать не малыми токами, при которых формируется воздействие на раковую клетку, а повышенными, при которых возможно повреждение здоровой клетки.
Особенность заявленной полезной модели является создание двух устройство, одно из которых предназначено для внешнего воздействия постоянным током через кожные участки на раковые опухоли, а второе -
путем введения обработанных постоянным током лекарственных форм внутрь раковой опухоли при производстве инъекции.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи усовершенствованию медицинского шприца, позволяющего при инъекциях обрабатывать вводимую в раковую клетку обработанную постоянным током лекарственную форму, а так же по усовершенствованию устройства внешнего воздействия на раковые опухоли через кожные покровы за счет принудительного ориентирования направления течения токов.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности разрушения раковых клеток за счет упорядочения воздействия постоянного тока как на лекарственные формы, так и на опухоль непосредственно.
Указанный технический результат для первого объекта достигается тем, что в устройстве для лечения раковых опухолей, содержащем медицинский шприц, источник питания, устройство управления в виде кнопки включения, соединительные провода и два электрода из токопроводящего материала, в зоне крепления иглы по обе стороны корпуса медицинского шприца напротив друг друга размещены указанные электроды, выведенные через стенку внутрь корпуса, а источник питания в виде гальванической батарейки и кнопка включения размещены между электродами на внешней поверхности корпуса медицинского шприца и соединены с последними соединительными проводами, охватывающими этот корпус по кругу, при этом гальваническая батарейка, кнопка включения и электроды размещены в обечайке, выполненной в виде кольца, закрепленного на этом корпусе в зоне крепления иглы.
Указанный технический результат для второго объекта достигается тем, что устройство для лечения раковых опухолей, содержащее корпус, в котором размещены источник питания постоянного тока, устройство управления в виде кнопки включения, а так же соединительные провода и два электрода из токопроводящего материала, снабжено постоянным магнитом, располагаемым между уложенными на поверхность кожи пациента по краям опухоли
электродами и на расстоянии от них, а два электрода смонтированы на расстоянии друг от друга на прижимаемой к коже пациента стороне корпуса, внутри которого уложены соединительные провода.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - медицинский шприц, вид сбоку;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сверху;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, вид со стороны иглы;
фиг.4 - устройство для лечения раковых опухолей с магнитом.
Полезная модель рассматривает два вида устройств, объединенных тем, что используют поточный ток в качестве компонента, разрушающего раковые клетки как при внешнем воздействии на кожный покров, так и при производстве инъекций в раковые опухоли.
Устройство для лечения раковых опухолей (фиг.1-3), предназначенное для проведения инъекций, представляет собой медицинский шприц 1. Источник питания в виде гальванической батарейки 2, устройство управления в виде кнопки включения 3, соединительные провода 4 и два электрода 5 из токопроводящего материала дополняют его конструкцию.
В зоне крепления иглы 6 по обе стороны корпуса медицинского шприца напротив друг друга размещены указанные электроды 5, выведенные через стенку внутрь корпуса, а гальваническая батарейка и кнопка включения размещены между электродами на внешней поверхности корпуса медицинского шприца и соединены с последними соединительными проводами, охватывающими этот корпус по кругу. Гальваническая батарейка, кнопка включения и электроды размещены в обечайке 7, выполненной в виде кольца, закрепленного на этом корпусе в зоне крепления иглы.
После заполнения полости шприца лекарственной формой включают нажатием на кнопку включения силовую цепь и выдерживают некоторое время для формирования первых признаков позитивного воздействия на жидкостную форму, после чего производят инъекции через иглу, вводя лекарственную форму проходящую через поле, сформированное постоянным током. В момент прохождения поля от постоянного тока происходит упорядочение молекул лекарственной формы, привордящее к усилении ее воздействия и изменению баланса ионов. Приводящих к сдвигу рН.
Устройство для лечения раковых опухолей (фиг.4), предназначенное для внешнего воздействия на раковую опухоль (со стороны кожи пациента) содержит корпус 8, в котором размещены источник питания постоянного тока в виде гальванической батарейки 9, устройство управления в виде кнопки включения 10, а так же соединительные провода 11 и два электрода 12 из токопроводящего материала, которые смонтированы на расстоянии друг от друга на прижимаемой к коже пациента стороне корпуса, внутри которого уложены соединительные провода.
В этой части действие устройства ничем не отличается от действия аналогичного устройства по прототипу. Однако, предлагаемое устройство снабжено постоянным магнитом 13, располагаемым между уложенными на поверхность кожи пациента по краям опухоли электродами и на расстоянии от них. Так как протекание постоянного тока через кожный покров пациента имеет направленную форму, а опухоль имеет развитую конструкцию, то при использовании постоянного магнита происходит деформация путетока с наложением деформационного участка на раковую опухоль. В этом случае происходит охват большей поверхности участка кожного покрова.
Данные устройства основаны на применении постоянного тока, целью использования которого является разрушение опухоли с последующим ее отторжением благодаря источнику постоянного тока. Передача тока в ткань осуществляется за счет электродов из платины или гибких пластинчатых электродов. При установке их на кожу происходит протекание тока через ткани пациента. Благодаря перемещению ионов (Na, K, H, Cl) происходит
сдвиг рН. Получаемые значения рН лежат за пределами физиологической границы и являются, тем самым, тканеповреждающими. Постоянный ток также ведет к изменению мембранного потенциала благодаря изменению среды электролита вокруг и внутри клетки. Таким образом, нарушаются важные физиологические функции (натрий-калиевый насос). Так в ткани на катоде это приводит к расширению сосудов (усилению микроциркуляции), а на аноде - к обезвоживанию за счет образования соляной кислоты, что в конечном итоге приводит к гибели опухолевой клетки. Деструкция опухолевых клеток под действием постоянного тока имеет ряд особенностей. Разрушение клеток происходит избирательно, без выраженного болевого синдрома и не нарушает общего состояния пациента. Отторжение разрушенной опухолевой ткани происходит отсроченно (через некоторое время с момента проведения лечебного воздействия).
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть реализована с использованием известных технологий, которые обычно применяются при изготовлении электронных приборов для медицинских целей.