РАДИОЧАСТОТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ОПУХОЛЕЙ

Полезная модель относится к области медицины и ветеринарии, преимущественно к хирургии, и может быть использована для разрушения патологически измененных тканей тела человека и животных. Сравнительно недавно появившийся малоинвазивный метод термоабляции опухолей основан на их нагреве до температур коагуляции и некроза с последующим замещением опухоли фиброзной тканью. Такой нагрев может быть осуществлен электромагнитными полями в радиочастотном и микроволновом диапазонах. В настоящее время в онкологии наиболее развит радиочастотный способ разрушения (абляции) биотканей. Высокочастотная энергия от генератора (1) подводится в центр опухоли (2) с помощью тонкого игольчатого электрода (3), покрытого слоем изоляции по всей поверхности за исключением рабочего конца длиной 1-3 см. (Долгушин Б.И., Косырев В.Ю. Радиочастотная термоабляция опухолей. Под ред. Давыдова М.И. - М.: Практическая медицина, 2015 - 192 с.). Нагрев биоткани осуществляется за счет омических потерь при протекании тока от рабочего конца активного электрода, находящегося в биоткани, к пассивному электроду большой площади 4, находящемуся на поверхности тела пациента (фиг.1а). Необходимое для абляции значительно более интенсивное образование тепла в области воздействия обеспечивается применением активного электрода с поверхностью во много раз меньшей, чем поверхность второго пассивного электрода. Соответственно возрастает плотность тока в месте прикосновения активного электрода к тканям тела, что и обуславливает необходимый эффект.При использовании такой технологии на опухолях большего диаметра возникают проблемы, связанные с резким уменьшением температуры нагрева опухоли по мере удаления от активного электрода. Поэтому максимальный диаметр зоны некроза в поперечном сечении достигает 1,5-2,0 см и зависит от уровня подведенной мощности, времени нагрева и типа нагреваемой биоткани. Размер области абляции также ограничен быстрым высушиванием ткани в месте контакта рабочей части электрода с тканью, вызывающим резкое увеличение сопротивления в цепи между игольчатым и пассивным электродами. В связи с этим были предприняты попытки увеличения областей нагрева за счет охлаждения активного электрода, «расщепления» одиночного электрода на несколько электродов и т.д. (Макаров В.Н. Аппаратное и электродное обеспечение зарубежных и отечественных установок для радиочастотной абляции // 19-я научно-техническая конференция «Медико-технические технологии на страже здоровья» МЕДТЕХ-2017.Сборник трудов. НИИ РЛ им. Н. Э. Баумана, Москва, 2017 - С.91 - 100).
В последнее время из-за развития множества способов лечения, в которых применяется ток относительно высокой частоты в течение длительного периода времени, возникла проблема, связанная с повышением риска возникновения ожогов на пассивном электроде. Также стоит отметить, что из-за физических условий максимальный нагрев возникает на краевых областях, поэтому риск возникновения ожогов особенно высок в этих краевых областях. На пассивном электроде выделяется столько же тепла, сколько и на активном электроде, поэтому его площадь должна быть во много раз больше площади активного электрода, чтобы это тепло рассеялось по большей площади. Увеличение рассеивающей способности пассивного электрода является одной из главных проблем монополярной хирургии. С целью уменьшения нагрева пассивного электрода используют различные способы охлаждения за счет увеличения их рассеивающей способности путем увеличения размеров. При наличии ограничений на поперечные размеры электрода на внешней поверхности пассивного электрода размещают ячейки с материалами, которые имеют фазовые переходы в области температур, не превышающих определенного значения (Swanson D.K. Fleischman S.D. Systems and methods for creating long, thin lesions in body tissue // Патент США №6447506 В1. 10.09.2002).
Во всех случаях предметом приложения ВЧ полей при монополярном нагреве являются шарообразные опухоли. Классическая конструкция позволяет успешно нагревать опухоли такой формы, но совершенно непригодна для нагрева плоских опухолей, расположенных на поверхности кожи и достигающих 6,0-8,0 см в диаметре (Ганцев Ш. X. Онкология: Учебник для студентов медицинских вузов / М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2006. - 488 с.).
Наиболее близкой к предлагаемой является установка для радиочастотной абляции (Патент 58905. РФ, МПК A61B 18/00. Установка для разрушения биотканей (варианты): №2006112554/22: заявл. 17.04.2006: опубл. 10.12.2006 / В.Н. Макаров, Ю.А. Хитров, А.А. Бобров - 12 с.) включающая радиочастотный генератор, блок управления, насос и излучатель из двух электродов, один из которых имеет большую площадь и крепится на теле пациента, а другой выполнен в виде вводимой в разрушаемую ткань полой металлической иглы со встроенным термодатчиком, покрытой диэлектриком с удаленной изоляцией на рабочей части конца иглы, которые подсоединены к генератору. Главным недостатком этой установки является невозможность нагрева плоских опухолей и вероятность возникновения ожогов в месте контакта с пассивным электродом.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков: использование той мощности, которая в классических вариантах монополярной абляции опухолей просто рассеивается в окружающем пространстве, для нагрева плоских опухолей и исключения перегрева за счет поддержания заданной температуры в месте контакта пассивного электрода с тканью.
Для этого в известном варианте выполнения системы для абляции опухолей, содержащем генератор, игольчатый активный и плоский пассивный электроды, присоединенные к генератору (1) на плоскую опухоль (2) накладывается пассивный электрод (4) с отверстием (5), через которое в опухоль вводится игольчатый электрод (3). В результате энергия, выделяющаяся на пассивном электроде, может использоваться для дополнительного нагрева поверхности биоткани, соприкасающейся с пассивным электродом (фиг.1б). Таким образом, пассивный электрод в такой конструкции превращается в дополнительный активный электрод, и образующаяся система двух биполярных электродов разных размеров позволяет проводить нагрев плоских новообразований на коже пациентов, что недостижимо в случае использования классических монополярных систем. Помимо такой одноэлектродной конструкции возможна конструкция многоэлектродной системы из двух или более одноэлектродных систем показанных на фиг.1б. На фиг.1в к генератору (1) подключены введенные в опухоль (2) активные электроды (3) и пассивный электрод (4) с отверстиями (5), число которых равно количеству активных электродов. Пассивный электрод имеет возможность перемещения в осевом направление относительно активных электродов обеспечивая разную толщину нагрева. Для исключения перегрева пассивного электрода в конструкцию может быть добавлена система контроля и регулировки температуры (6).
Технический результат, обеспечиваемый такой конструкцией, заключается в появлении возможности нагрева плоских новообразований за счет усовершенствования пассивного электрода и исключения его перегрева.
Сущность устройства поясняется на фиг.2, на котором изображена одна из возможных конструкций устройства для абляции плоских опухолей.
Устройство состоит из генератора (7) и подключенных к нему 4-х игольчатых активных электродов (8), неподвижно закрепленных в корпусе (9) устройства. Пассивный электрод (10) имеет 4 отверстия, выполненных соосно, и предназначенных для ввода активных электродов. Пассивный электрод закреплен на штоке (11) и может перемещаться в осевом направлении относительно активных электродов, позволяя менять глубину погружения активных электродов в опухоль. В пассивный электрод вставлена термопара, предоставляющая возможность измерения температуры в центре пассивного электрода и поддержания этой температуры на заданном уровне с помощью устройства контроля (12). Внешний вид подобного устройства с шестью электродами приведен на фиг.3. Экспериментально установлено, что для получения желаемой зоны некроза с диаметром D, отверстия должны располагаться на диаметре D/2, а их диаметр должен быть не более 0,125D. Количество отверстий может меняться от одного до шести в зависимости от размеров опухоли. При установке устройства на плоскую опухоль и подаче на электроды высокочастотного напряжения на имитаторе биообъекта (картофель) были получены картины нагрева (фиг.4 а и б), свидетельствующие о возможности получения теплового поля с размерами до 60 мм в диаметре и глубиной до 20 мм. Более подробно применение такого имитатора описано в статье Тепловизионное исследование температурного поля при биполярной многоэлектродной абляции / Макаров В.Н., Махов М.А., Мирошник В.И., Шмелева Д.В., Кучин К.О. // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2019. - №2. - с 5-14.
Медицинские исследования экспериментальных устройств производились в клинике онкологии Сеченовского университета при операциях на голове и шее. Результаты операций свидетельствуют об эффективности применения подобных устройств при абляции плоских опухолей.