Способ термокоагуляции биоткани и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, преимущественно к хирургии, и может быть использовано для разрушения биотканей различных органов, пораженных патологическим процессом. Способ термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем заключается во введении в биоткань через отверстия в стенке полой металлической иглы, являющейся активным электродом, теплоносителя и подаче высокочастотного тока, при этом нагрев теплоносителя ведут до температуры кипения, а острие иглы изолируют от остальной части иглы. Устройство для термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем содержит 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. Использование изобретения позволяет уменьшить травматичность и увеличить эффективность термокоагуляции. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области медицины и ветеринарии, преимущественно к хирургии, и может быть использовано для разрушения биотканей различных органов, пораженных патологическим процессом.

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.

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.

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.

Задачей настоящего изобретения является увеличение эффективности передачи тепла в коагулируемую ткань, а также уменьшение травматичности способа.

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.

Техническим результатом выполнения вышеуказанных новых условий и режимов термокоагуляции является очевидное увеличение эффективности передачи тепла в биоткань, а также уменьшение травматичности известного способа.

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.

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.

Задачей предлагаемого устройства является увеличение эффективности работы известного устройства за счет улучшения стабильности и надежности работы активного электрода.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

1. Способ термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем, заключающийся во введении в биоткань через отверстия в стенке полой металлической иглы, являющейся активным электродом, теплоносителя и подаче высокочастотного тока, отличающийся тем, что нагрев теплоносителя ведут до температуры кипения, при этом острие иглы изолируют от остальной части иглы.

2. Устройство для термокоагуляции биоткани нагретым теплоносителем, содержащее 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, отличающееся тем, что острие иглы выполнено без диэлектрического покрытия и электрически изолировано от остальной части иглы диэлектрической прокладкой или выполнено из твердого диэлектрика.