Система ориентации электродов и устройства для высокочастотной терапии

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для локальной гипертермии злокачественных опухолей. Система ориентации содержит электроды, установленные на штангах с возможностью выдвижения в направлении друг к другу на концах скобы из диэлектрика. Скоба связана с механизмом вращения ее вокруг оси Y и закрепленным на корпусе с возможностью вращения вместе со скобой вокруг оси Х. Корпус установлен на основании для перемещения вдоль оси Х. Основание имеет возможность линейного перемещения вдоль осей Y и Z. Изобретение позволяет обеспечить возможно большее число степеней свободы перемещения электродов. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а более точно к устройствам для высокочастотной терапии.

Устройство с успехом может быть использовано в медицинских лечебных учреждениях для локальной гипертермии злокачественных опухолей.

Предшествующий уровень техники В настоящее время интенсивно развиваются способы лечения хронических заболеваний и злокачественных опухолей путем перегрева (гипертермии) соответствующего патологического очага внутри тела пациента (человека или животного) до 43-45^oC проникающими электромагнитными волнами сверхвысокой частоты (СВЧ), магнитными и электрическими полями ультравысокой и высокой частот.

Известно устройство для высокочастотной терапии, содержащее генератор электрического УВЧ поля и подключенные к нему, по меньшей мере, два электрода из токопроводящего материала, оснащенные каждый аппликатором, выполненным в виде камеры, заполненной жидким охлаждаемым диэлектриком, контактирующей одной своей стенкой с электродом и имеющей противоположную этой эластичную рабочую стенку, приспособленную для взаимодействия с поверхностью тела пациента. Камера каждого аппликатора выполнена в виде сильфона, одна торцевая стенка которого контактирует с электродом, а другая является рабочей (RU 2048822 С1). Система ориентации электродов данного устройства обеспечивает их взаимное перемещение.

Задачей изобретения является создание такой системы ориентации электродов, которая обеспечивала бы любое требуемое положение электродов и, следовательно, максимальную адаптацию электродов к разнообразной кривизне поверхности тела пациента.

Техническим результатом изобретения, позволяющим решить данную задачу, является обеспечение возможно большего числа степеней свободы перемещения электродов.

Данное устройство является наиболее близким к предложенному.

Технический результат достигается тем, что в системе ориентации электродов устройства для высокочастотной терапии, содержащей электроды, установленные с возможностью перемещения, штанги, несущие электроды, установлены с возможностью выдвижения в направлении друг к другу на концах скобы из диэлектрика, связанной с механизмом вращения, выполненным с возможностью вращения скобы вокруг оси Y и закрепленным на корпусе с возможностью вращения вместе со скобой вокруг оси X, корпус установлен на основании с возможностью линейного перемещения вдоль оси X, а основание выполнено с возможностью линейного перемещения вдоль осей Y и Z.

Кроме того, для линейного перемещения вдоль осей Y и Z основание может быть выполнено в виде крестовины, установленной в стакане с возможностью перемещения вдоль оси Z, а стакан размещен на станине с возможностью перемещения по ней вдоль оси Y.

При этом станина может быть снабжена колесами для установки ее в любом положении относительно стола для пациента.

Перечень чертежей: на фиг.1 изображена общая схема устройства для высокочастотной терапии; на фиг. 2 - общая схема другого варианта выполнения устройства высокочастотной терапии (условно с одним электродом); на фиг.3 - общая схема еще одного варианта выполнения того же устройства с аппликатором, оснащенным второй камерой (условно с одним электродом); на фиг.4 - общая схема варианта выполнения устройства по фиг.3, в котором камеры имеют общую стенку (условно с одним электродом); на фиг.5 - устройство высокочастотной терапии совместно с системой ориентации электродов и столом для пациента.

Примеры осуществления изобретения Устройство для высокочастотной терапии, изображенное на фиг.1, содержит электроды 1, выполненные в виде металлических пластин, включенные в электрическую цепь нагрузки генератора 2 электрического УВЧ поля. Электроды 1 снабжены каждый индивидуальным аппликатором 3 в виде камеры 4, имеющей эластичную рабочую стенку 5, приспособленную для взаимодействия с поверхностью 6 тела 7 пациента и заполненную жидким диэлектриком 8.

Камера 4 каждого аппликатора 3 имеет форму сильфона, контактирующего одной своей торцевой стенкой с поверхностью пластины электрода 1, в то время как вторая его торцевая стенка 5 является рабочей. Аппликатор за счет упругости гофр сильфона хорошо адаптируется к различной кривизне поверхности 6 тела 7 по всей площади своей рабочей стенки 5, не создавая неравномерного и излишнего давления, повышая, тем самым, комфортность пациента при болезненной процедуре и обеспечивая высокую точность локализации тепла в глубине тела.

Каждая камера 4 аппликатора 3 соединена посредством патрубка 9 со средством подачи жидкого охлаждаемого диэлектрика 8 (на чертеже не показано, так как не является предметом предлагаемого изобретения), за счет чего осуществляется теплообмен через эластичную рабочую стенку 5 между жидким диэлектриком 8 и поверхностью 6 тела 7 пациента.

В устройстве показаны один генератор 2 и два электрода 1 с индивидуальными аппликаторами 3, накладываемыми своими эластичными рабочими стенками 5 на поверхности 6 тела пациента, между которыми размещена область 10 тела, в которой расположена злокачественная опухоль 11 - объект гипертермического воздействия УВЧ электрическим полем.

На фиг.2 изображено устройство, в котором сильфон выполнен с увеличивающейся по направлению к поверхности 6 тела площадью поперечного сечения, что обеспечивает возможность перемещения электрода 1, а следовательно, варьирования областью воздействия полем в зоне расположения опухоли 11, без прекращения активной фазы процедуры. На фиг.2 показаны два условных положения электрода: "А" - начальное, "Б" - конечное (штриховой линией).

Амплитуда перемещения электрода определяется числом и упругими свойствами гофр сильфона, отношением длин периметров стенок сильфона, прилегающих к электроду 1 и к телу 7 пациента, а также давлением диэлектрика 8 в камере 4 аппликатора 3.

В частном случае сильфон выполнен в форме усеченного конуса, большее основание которого выполняет функцию эластичной рабочей стенки 5.

На фиг.3 изображено устройство, в котором аппликатор 3 снабжен дополнительной камерой 12 из эластичного материала, контактирующей своей стенкой 13 с первой камерой 4 по поверхности рабочей стенки 5 и скрепленной с ней по всему периметру рабочей стенки 5. Противоположная стенка 14 камеры 12 приспособлена для взаимодействия с поверхностью 6 тела 7 пациента. Камера 12 заполнена жидким вязким диэлектриком 15, и объем камеры 12 выбран с учетом выполнения условия, что в положении, когда расстояние между противоположными стенками 13 и 14 камеры 12 в направлении линий напряженности электрического УВЧ поля (по существу перпендикулярно плоскости пластины электрода 1) составляет ≈1 мкм, площадь сечения камеры 12 в плоскости, перпендикулярной направлению линий напряженности, превышает площадь стенки 5 камеры 4.

То есть стенки 13 и 14 эластичной камеры 12 имеют "запас" на взаимное перемещение с малым трением, т.е. на скольжение, обеспечиваемое наличием тонкого слоя жидкого диэлектрика 15.

В динамике перемещение устройства проиллюстрировано условно двумя положениями на фиг.3: "В" - начальное; "Г" - конечное (штриховой линией). Направления перемещения пары электродов могут быть различными как вокруг центра, так и вдоль взаимно перпендикулярных осей опухоли.

Эластичная камера 12 позволяет увеличить возможности перемещения электродов 1 по поверхности тела 7 с малым трением без прекращения активной фазы процедуры при гипертермии злокачественной опухоли 11 сложной конфигурации и с обеспечением точности локализации тепла в заданной области 10 тела пациента.

Амплитуда перемещения электродов в этом случае определяется параметрами сильфона и камеры 12.

На фиг. 4 показано устройство, в котором соприкасающиеся между собой эластичная рабочая стенка 5 камеры 4 аппликатора и взаимодействующая с ней стенка эластичной камеры 12 выполнены как единое целое в виде общей стенки 16, что значительно упрощает конструкцию аппликатора и уменьшает сопротивление тепловому потоку.

В качестве материала для стенок камеры 4 - сильфона и камеры 12 со смазывающим веществом можно использовать резину, в качестве жидкого диэлектрика 8 - дистиллированную воду, а в качестве жидкого смазывающего диэлектрика 15 - касторовое масло с Σ=4,5-4,8, tgδ=0,08, вязкостью 2•10^-7 м/с при f=10⁷ Гц и при Т=40^oС.

На фиг. 5 показана предлагаемая система ориентации электродов 1, оснащенных аппликаторами 3, согласно изобретению предназначенная для удержания электродов 1 на теле пациента и обеспечения дрейфа электродов 1 по программе в процессе процедуры облучения.

Система ориентации (фиг.5) представляет собой устройство, основным исполнительным органом которой является скоба 17. На консолях скобы установлены, с возможностью выдвижения, штанги 18, несущие электроды 1. Скоба 17 кинематически (например, зубчатым зацеплением) связана с механизмом 19 вращения, обеспечивающим ей сканирующее вращательное движение на необходимый узел вокруг оси Y. Скоба 17 с механизмом вращения 19 установлены в корпусе 20 с возможностью вращения вокруг оси Х от привода 23, представляющего собой известный механизм, например, мотор-редуктор. Корпус 20, в свою очередь, установлен на основании - крестовине 21, обеспечивающей ему возможность линейного перемещения вдоль оси Х от привода 22, представляющего собой, например, известную пару винт-гайка. Крестовина 21 установлена в стакане 24, являющемся направляющей для крестовины 21 и обеспечивающем ей направленное линейное перемещение вдоль оси Z от привода 25, являющимся аналогом привода 22. Стакан 24 может перемещаться на рамках по станине 26 вдоль оси Y. Вся система ориентации смонтирована на станине 26, снабженной колесами 27, что позволяет транспортировать ее, а также, при необходимости, изменять ее положение относительно стола для пациента.

Электроды 1 посредством кабелей, проходящих через штанги 18, подключаются к высокочастотному генератору (не показан), кроме того, камеры 4 аппликаторов 3 эластичными трубопроводами (не показаны) соединяются с системой циркуляции хладагента жидкого диэлектрика.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем.

Пациента располагают на столе (фиг.5). Придвигают к столу станину 26 и устанавливают скобу 17 таким образом, чтобы тело пациента оказалось между электродами 1. С помощью привода 22 и путем перемещения стакана 24 по станине 26 на роликах устанавливают электроды 1 точно напротив опухоли. Вращая скобу 17 с помощью привода 23 и механизма 19 вращения, адаптируют электроды к кривизне тела пациента, одновременно выдвигая штанги 18 с электродами 1. Электроды 1 с помощью системы их ориентации устанавливают в положение, при котором область 10 (фиг.1) тела 7 пациента со злокачественной опухолью 11 оказывается между электродами 1, то есть в объеме электрического поля конденсатора. Через патрубки 9 камеры 4 индивидуальных аппликаторов 3 заполняют диэлектрической жидкостью 8 и создают избыточное давление до плотного прилегания эластичных рабочих стенок 5 к поверхности 6 тела 7 пациента.

В качестве диэлектрической жидкости 8 обычно используют очищенную воду. Под давлением жидкости 8 эластичная рабочая стенка 5 принимает форму поверхности 6 тела 7, а сильфон по периметру контакта с поверхностью 6 за счет гибкости и эластичности гофр следует форме кривизны тела 7 пациента с равномерно распределенным давлением, тем самым, без болезненной и некомфортной деформации тела 7 пациента. Задают с помощью циркуляции режим теплообмена между поверхностью 6 тела 7 и диэлектрической жидкостью 8 через рабочую стенку 5.

Включают генератор 2 колебаний электрического тока УВЧ на режим согласования с нагрузкой (настройка в резонанс нагрузочного контура с конденсатором, в виде электродов 1 с аппликаторами 3 и областью 10 тела 7 пациента в междуэлектродном пространстве). Увеличивают мощность генератора, отдаваемую нагрузке, с контролем температуры в опухоли 11. В течение заданного интервала времени (30-130 мин) поддерживают активный гипертермический режим в опухоли 11, обеспечивая требуемый уровень нагрева (43-45^oС) по всему ее объему. По окончании активной фазы процедуры гипертермии снижают мощность и отключают УВЧ-генератор 2, снимают избыточное давление диэлектрической жидкости 8 в камерах 4 аппликаторов 3 и отводят электроды 1 от зоны 10 тела 7 пациента.

Гипертермия может применяться как самостоятельный способ лечения, так и в сочетании с лучевой терапией и/или химиотерапией злокачественных опухолей и хронических патологических очагов.

Действие предлагаемого устройства в варианте его выполнения по фиг.2 отличается от вышеописанного тем, что сильфон, выполненный с увеличивающимся по направлению к поверхности 6 тела 7 пациента периметром, например, в виде усеченного конуса с большим основанием, являющимся эластичной рабочей стенкой 5, за счет деформации эластичных гофр и под рабочим давлением диэлектрической жидкости 8 в камере 4 аппликатора 3 без прекращения активной фазы гипертермической процедуры позволяет перемещать электрод 1.

Такое перемещение одного или более электродов дает возможность повысить точность локализации тепла в опухоли 11, изменяя относительное геометрическое положение зоны 10 в теле 7, при этом увеличивается эффективность гипертермической процедуры за счет более полного перегрева опухоли.

Действие предлагаемого устройства в варианте его выполнения по фиг.3 отличается от описанного по фиг.1 тем, что аппликатор 3 снабжен дополнительной эластичной камерой 12, одна стенка 13 которой соприкасается с рабочей эластичной стенкой 5 камеры 4 аппликатора 3, а другая стенка 14 контактирует с поверхностью 6 тела 7 пациента. Так как объем камеры 12 заполнен вязким смазывающим веществом 15 и камера 12 выступает за пределы внешнего контура рабочей стенки 5 камеры 4 аппликатора 3, то есть имеет "запас", перемещение электрода 1 происходит с малым трением и становится возможным без прекращения активной фазы гипертермической процедуры (см. "10В" и "10Г").

Диапазон перемещения электродов 1 предлагаемого варианта устройства определяется числом и гибкостью гофр сильфона при рабочем давлении диэлектрической жидкости 8 в камере 3 аппликатора 4 и размером "запаса" на взаимное движение стенок 13 и 14 дополнительной эластичной камеры 12.

Описание действия предлагаемого устройства в варианте его выполнения по фиг.4 не приводится, так как в принципе не отличается от его действия в варианте выполнения по фиг.3. Оно отличается лишь формой конструкции аппликатора 3, в которой соприкасающиеся между собой эластичная стенка камеры 4 аппликатора 3 и стенка дополнительной эластичной камеры 12 выполнены как единое целое в виде общей стенки 16. Такая форма выполнения аппликатора 3 позволяет упростить его конструкцию и уменьшить сопротивление тепловому потоку между поверхностью 6 тела пациента 7 и диэлектрической жидкостью 8 в камере 4 аппликатора 3.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет достичь высокой адаптируемости его к различным по кривизне и упругости частям тела пациента, повысить комфортность пациента при болезненной процедуре, выполнять перемещение электродов без прерывания процедуры лечения, точно локализуя тепло в заданной области тела, что повышает эффективность лечения и коэффициент использования устройства.

Эффективность изобретения Система ориентации электродов устройства для высокочастотной терапии, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, позволяет достичь высокой адаптируемости к разнообразному рельефу поверхности тела пациента, обеспечить непрерывность активной фазы процедуры лечения при перемещении электродов, исключить образование зазоров между телом пациента и аппликатором, за счет чего, самое главное, достичь требуемой точности локализации тепла внутри тела, а также повысить коэффициент использования устройства, улучшить комфортность пациента при процедуре и исключить перегрев участков здоровой ткани.

Формула изобретения

1. Система ориентации электродов для устройства для высокочастотной терапии, содержащая электроды, установленные с возможностью перемещения, отличающаяся тем, что штанги, несущие электроды, установлены с возможностью выдвижения в направлении друг к другу на концах скобы из диэлектрика, связанной с механизмом вращения, выполненным с возможностью вращения скобы вокруг оси Y и закрепленным на корпусе с возможностью вращения вместе со скобой вокруг оси X, корпус установлен на основании с возможностью линейного перемещения вдоль оси X, а основание выполнено с возможностью линейного перемещения вдоль осей Y и Z.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что для линейного перемещения вдоль осей Y и Z основание выполнено в виде крестовины, установленной в стакане с возможностью перемещения вдоль оси Z, а стакан размещен на станине с возможностью перемещения по ней вдоль оси Y.

3. Система по п.3, отличающаяся тем, что станина снабжена колесами для установки ее в любом положении относительно стола для пациента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5