Способ внутриполостной радиочастотной гипертермии и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к методам и средствам физиотерапевтического воздействия на внутренние органы животных высокочастотным и сверхвысокочастотным электромагнитным полем. Радиочастотную гипертермию осуществляют посредством размещения излучателя в виде диполя вдоль полости тела животного и возбуждения волн тока в плечах диполя и электромагнитных полей в теле животного. Одновременно возбуждают дополнительные волны тока и зарядов на линии передачи электромагнитной энергии, близкие по амплитудам волнам тока и зарядов, индуцированных на линии передачи за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем, близких и противофазным им. Устройство содержит генератор радиочастоты, выход которого через линию и распределительно-фазирующее устройство с биполярным выходом соединен с излучателем. При этом параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с ближним от ввода линии плечом диполя, превышают параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с дальним плечом диполя. Распределительно-фазирующее устройство может быть выполнено в виде индуктивно связанных контуров. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 20 ил.

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к животноводству и ветеринарии, и предназначено для физиотерапевтического воздействия на внутренние органы животных высокoчастотным и сверхвысокочастотным электромагнитным полем. Возможно также использование предлагаемых способа и устройства в медицине.

Известен способ лечения гинекологических заболеваний [1] путем размещения одного электрода в полости тела (в прямой кишке), второго на поверхности тела и возбуждения в межэлектродном пространстве электромагнитного поля заданной экспозиции. Недостатками известного способа и устройства для лечения гинекологических заболеваний являются значительная трудоемкость из-за необходимости фиксации наружного электрода и большое паразитное излучение электромагнитной энергии в окружающее пространство. Каждый из этих недостатков затрудняет использование известного способа и устройства для физиотерапии гинекологических заболеваний животных, особенно в условиях крупных хозяйств.

Известен способ микроволновой терапии, реализованный в коаксиальном аппликаторе для лечения тела гипертермией [2] и предназначенный для лечения гипертермией внутренних органов. Способ осуществляют путем размещения двух электродов различных размеров, помещенных в диэлектрический корпус, в полости тела, в частности в прямой кишке, ориентации области терапевтического воздействия на больной орган и возбуждения в околоэлектродном пространстве электромагнитного поля с зоной максимальной интенсивности преимущественно в области больного органа.

В качестве прототипа принят аналогичный рассмотренному выше [2] способ лечения и профилактических заболеваний путем воздействия на половые органы УВЧ энергии от электродов, которые размещают в прямой кишке животного и возбуждают в околоэлектродном пространстве направленное электромагнитное поле, зона максимальной интенсивности которого ориентирована на половые органы [3] .

Известен также ряд внутриполостных облучателей [4, 5, 6, 7, 8 - прототип на устройство], выполненных в виде диполей или в виде диполей с замедляющей (импедансной) структурой [9, 10, 11]. Устройство [4] выполнено с четвертьволновым запирающим стаканом для снижения тока по внешней поверхности кабеля и излучения в окружающее пространство. Устройство [7] выполнено с коаксиальной шайбой из поглощающего материала, которая служит для уменьшения тока по внешней поверхности и излучения в окружающее пространство. Устройства [9, 10, 11] выполнены в виде замедляющих структур, но средств снижения паразитного излучения в окружающее пространство не предусмотрено.

Перечисленные способы терапии с преимущественно электрической составляющей электромагнитного поля высокой и сверхвысокой частоты [1, 2, 3], а также устройства для внутриполостной терапии [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11] имеют ряд недостатков общей природы. Они состоят в слабой локализации электромагнитного поля в области расположения органов животного, на которые направлено воздействие, низкой точности дозирования облучения электромагнитным полем, воздействии электромагнитным полем на те органы животного, которые нежелательно облучать, а также на оператора, проводящего лечение, загрязнении окружающей среды электромагнитным излучением, а также в возможности травмирования тканей электромагнитным полем высокой напряженности. Указанные недостатки являются следствием того, что за счет электродинамического взаимодействия электродов и линии передачи электромагнитной энергии (ЛПЭЭ) на электродах и подводящих проводниках самой ЛПЭЭ, а также на поверхности генератора и поверхности тела животного индуцируются паразитные токи и заряды. Все эти процессы создают вторичное паразитное неконтролируемое электромагнитное поле в окружающих тканях и в пространстве.

На фиг. 1 в качестве примеров приведены результаты расчетов амплитуды возбуждения индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ. Расчеты проведены для модели, изображенной на фиг. 2.

Излучатель содержит два электрода 1, 2, образующих два плеча диполя, подключенных к выходу генератора 3. ЛПЭЭ 4 расположена параллельно диполю на расстоянии d от него и не имеет с ним гальванической связи. Отсутствие гальванической связи ЛПЭЭ с излучателем позволяет оценить степень локализации электромагнитного поля в облучаемой зоне в известном способе лечения и профилактики гинекологических заболеваний животных.

Для анализа эффектов паразитного возбуждения излучателя и подводящей линии должны быть строго описаны эффекты электродинамического взаимодействия элементов линии и излучателя. С этой целью излучатель и линия представлялись в виде системы N тонких прямолинейных соединенных между собой проводников. В качестве математической модели была использована система интегральных уравнений галленовского типа, которая для системы N тонких прямолинейных проводников имеет вид [12]: где координаты точки интегрирования; Z_m - координата точки наблюдения; X_о, Y_о, Z_о - орты декартовой системы координат; a_m, b_m - постоянные интегрирования; I_n(Z_n) - ток n-го излучателя;
U_m - напряжение источника возбуждения;
L_n - длина n-го излучателя;
l_n - координата источника возбуждения на n-ом излучателе;
k - волновое число.

При рассмотрении соединения проводников необходимо введение дополнительных уравнений, полученных из условия равенства скалярных потенциалов в точках соединения проводников. Выражение функции скалярного потенциала имеет следующий вид:

Методика расчета, основанная на интегральных уравнениях галленовского типа, является достаточно эффективной, дает результаты расчета, хорошо соответствующие экспериментальным данным. Рассматриваемая система интегральных уравнений решалась методом коллокации. Функция тока представлялась в кусочно-треугольном базисе. Программа расчета составлена на языке СИ. Решение проводилось на персональной ЭВМ типа IBM PC/AT. Результаты расчета представлены на фиг. 1, где по оси абсцисс отложена отнесенная к длине волны λ величина расстояния Δ в осевом направлении между концами ЛПЭЭ 4 и плеча 1 излучателя, по оси ординат - нормированное к току в пучности излучателя I_и максимальное значение паразитного индуцированного тока в ЛПЭЭ. Расстояние между осями излучателя и линии d равно 0,025 λ. Длина ЛПЭЭ взята равной половине длины волны, длины излучателя L₁ (двух плеч) равны соответственно 0,1 λ - кривая 5, 0,2 λ - кривая 6, 0,3 λ - кривая 7, 0,4 λ - кривая 8, 0,5 λ - кривая 9.

Из приведенных графиков следует, что величина индуцированного тока в ЛПЭЭ соизмерима с величиной тока излучателя |Iл| = (0,2-1,3) |Iи|, несмотря на отсутствие гальванической связи между линией и излучателем. При этом из-за того, что ЛПЭЭ частично "находится" внутри тела животного и длина ее может в несколько раз превышать длину излучателя, сопротивлениe излучения ЛПЭЭ для индуцированного тока может превышать сопротивление излучения излучателя, и соответственно мощность, излучаемая в окружающее пространство индуцированным током в ЛПЭЭ, может составлять большую часть от выходной мощности генератора высокой частоты. Индуцированные паразитные токи и заряды в ЛПЭЭ индуцируют ток на поверхности тела животного, который воздействует на весь организм животного, а возбужденное им поле совместно с полем ЛПЭЭ воздействует на оператора и загрязняет окружающую среду электромагнитным излучением. Индуцированные токи и заряды создают дополнительное поле между ближним к входу в полость концом плеча диполя и ЛПЭЭ, которое может вызвать поверхностный ожог тканей полости. Общая мощность электромагнитного излучения, созданного индуцированными токами ЛПЭЭ и поверхностными токами тела животного, меняется в зависимости от взаимного расположения ЛПЭЭ и животного, а также от расположения окружающих предметов. Важно отметить, что при этом происходит существенное изменение входного сопротивления излучателя, изменение степени согласования генератора с излучателем, изменение режима работы генератора, изменение мощности генерируемых колебаний, изменение мощности электромагнитных колебаний, подводимых к излучателю. В результате этого снижается точность дозирования облучения электромагнитным полем органов животного, на которые направлено воздействие.

Цель предполагаемого изобретения состоит в увеличении точности дозирования мощности облучения электромагнитным полем животного и увеличении степени локализации электромагнитного поля в облучаемой зоне при одновременном уменьшении воздействия на оператора, уменьшении загрязнения окружающей среды электромагнитным излучением и уменьшении вероятности травмирования животного.

Поставленная цель достигается тем, что в способе внутриполостной радиочастотной гипертермии путем размещения вдоль полости тела излучателя в виде диполя с ЛПЭЭ, возбуждения волн тока и зарядов в плечах излучателя и электромагнитных полей в теле, на ЛПЭЭ возбуждают дополнительные волны тока и зарядов, близкие по амплитудам волнам тока и зарядов, индуцированным на ЛПЭЭ за чет электромагнитного взаимодействия с излучателем и близкие к противофазным им, при этом амплитуда и фаза дополнительной волны тока на ЛПЭЭ определяется соотношением

где
I_л - амплитуда волны тока на ЛПЭЭ, индуцированная за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем,
I_доп - амплитуда дополнительной волны тока,
ϕ_л - фаза индуцированной волны тока,
ϕ_доп - фаза дополнительной волны тока,
i - мнимая единица,
e - основание натурального логарифма.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии, содержащее генератор радиочастоты и соединенный с его выходом через ЛПЭЭ излучатель в виде диполя, размещенный вдоль диэлектрического корпуса внутри его, введено распределительно-фазирующее устройство, вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты через ЛПЭЭ, а биполярный выход соединен с разнополюсными плечами диполя, при этом параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с ближним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя, превышают параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя.

Поставленная цель достигается также тем, что между ЛПЭЭ и дальним плечом диполя включен дополнительный элемент связи. Дополнительный элемент связи может быть выполнен в виде проводника, электродинамически связанного с дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя и соединенным с оплеткой кабеля ЛПЭЭ непосредственно или через реактивный двухполюсник. Дополнительный элемент связи может быть выполнен в виде реактивного двухполюсника, соединенного одним выходом с оплеткой кабеля ЛПЭЭ, а другим - с реактивным делителем, включенным между полюсами выхода распределительно-фазирующего устройства.

Поставленная цель может быть достигнута тем, что распределительно-фазирующее устройство выполнено в виде индуктивно связанных входного контура и выходного контура, при этом величина электромагнитной связи между полюсом распределительно-фазирующего устройства, соединенным с ближним плечом диполя и входным контуром, превышает величину связи между полюсом распределительно-фазирующего устройства, соединенным с дальним плечом диполя и входным контуром, а оплетка кабеля ЛПЭЭ соединена конденсатором с реактивным делителем, соединенным своими входами с биполярным выходом распределительно-фазирующего устройства.

Поставленная цель может быть достигнута тем, что излучатель выполнен в виде замедляющей структуры, один из элементов центральной зоны которой соединен с одним из полюсов распределительно-фазирующего устройства, а один из последующих элементов соединен со вторым полюсом распределительно-фазирующего устройства.

В заявляемом способе, при указанных режимах, индуцированные волны токов и зарядов в плечах диполя и ЛПЭЭ, возникающие за счет электромагнитного взаимодействия, компенсируются дополнительными волнами токов и зарядов, возбуждаемыми генератором в ЛПЭЭ и плечах диполя через распределительно-фазирующее устройство. Компенсация индуцированных волн тока и зарядов снижает неконтролируемое излучение, уменьшает воздействие на здоровые ткани животного, на оператора и окружающую среду, что в свою очередь увеличивает долю выходной мощности генератора, затрачиваемую на облучение больного органа. Так как выходную мощность генератора легко контролировать и регулировать, то точность дозирования мощности облучения электромагнитным полем увеличивается. Кроме этого, в результате уменьшения тока по оплетке ЛПЭЭ уменьшается электромагнитное взаимодействие токов диполя с токами по внешней поверхности ЛПЭЭ, что обеспечивает стабилизацию входного сопротивления системы диполь-ЛПЭЭ-животное, стабилизацию нагрузки генератора, выходной мощности генератора и, следовательно, повышение точности дозирования.

Расчет и измерения показывают, что при оптимальных параметрах дополнительных волн тока в плечах диполя и ЛПЭЭ можно снизить мощность паразитного излучения на 10-15 лБ.

На фиг. 1 приведены результаты расчетов амплитуды индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ и излучателе для модели, изображенной на фиг. 2. На фиг. 3 приведена модель возбуждения излучателя, когда выход распределительно-фазирующего устройства подключен к разрыву между плечами излучателя, а на фиг. 4 - один из возможных вариантов реализации излучателя с неравным возбуждением плеч диполя. На фиг. 5, 6, 7 приведены результаты расчетов соответственно индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ, зарядов на плечах диполя и токов на плечах диполя. На фиг. 8 приведена модель шунтового возбуждения излучателя, а на фиг. 9, 10, 11 приведены результаты расчетов соответственно индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ, зарядов и токов по диполю. На фиг. 12, 13 приведены модели излучателей с дополнительным элементом связи соответственно с питанием в разрыве между плечами вибратора и с шунтовым питанием. На фиг. 14 схематично изображено устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии. На фиг. 15 приведен вариант выполнения распределительно-фазирующего устройства. На фиг. 16 схематично изображен вариант устройства для внутриполостной радиочастотной гипертермии с резонансным диполем в виде замедляющей структуры и с шунтовым питанием. На фиг. 17 схематично изображен резонансный диполь в виде замедляющей структуры с шунтовым питанием и с дополнительным элементом связи между ЛПЭЭ и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя. На фиг. 18 изображен диполь в виде спиральной замедляющей структуры с шунтовым питанием и дополнительными элементами связи между ЛПЭЭ и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя. На фиг. 19, 20 приведены соответственно распределения тока вдоль ЛПЭЭ и радиальной составляющей напряженности поля, измеренные у поверхности ЛПЭЭ.

Осуществление заявляемого способа радиочастотной гипертермии поясняется с помощью моделей излучателей, изображенных на фиг. 3, 4, 8, 12, 13.

Модель излучателя (фиг. 3) содержит диполь, плечи 10, 11 которого соединены с одними полюсами источников радиочастотной энергии 12, 13, комплексные амплитуды которых равны Вторые полюса источников 12, 13 соединены между собой и соединены с проводником 14, моделирующим ЛПЭЭ. В проводнике 14 выполнен разрыв, в который включен дополнительный источник радиочастотной энергии 15 с комплексной амплитудой Напряжения любого из источников 12 или 13 можно представить в виде двух напряжений. Например, источник 13 представлен в виде суммы двух источников с напряжением таким образом, чтобы было равно В таком случае основная волна тока, как и в известных способах радиочастотной гипертермии, создается суммой напряжений обеспечивает в ЛПЭЭ и в плечах вибратора индуцированные токи и заряды. Напряжение источника 13 и источника 15 создают в ЛПЭЭ и плечах вибратора дополнительные токи и заряды. Подбор амплитуд и фаз напряжений и позволяет уменьшить величину результирующего тока на поверхности ЛПЭЭ, при этом дополнительная волна тока определяется соотношением

За пределы этого соотношения дополнительная волна тока не уменьшает величину индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ.

На фиг. 4 приведена возможная реализация излучателя с неравным возбуждением плеч 16 и 17 диполя. Излучатель возбуждает две ЛПЭЭ 18, 19 в виде коаксиальных кабелей, центральные проводники которых соединены с плечами 16 и 17 диполя, а оплетки - между собой.

На фиг. 5 в качестве примера приведены результаты расчетов индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ. Расчеты проведены для модели излучателя, изображенного на фиг. 3, при этом суммарная длина плеч диполя равна 0,5 λ, длина ЛПЭЭ равна 0,5 λ, расстояние между осями излучателя и ЛПЭЭ равно 0,05 λ. Минимальное значение индуцированного тока в ЛПЭЭ получено при значениях соответственно равных
Расчетные кривые 20 и 21 приведены соответственно для известного и для заявляемого способов радиочастотной гипертермии. Нормировка тока в ЛПЭЭ приведена к току диполя в пучности. Для этого же случая на фиг. 6 приведены результаты расчетов зарядов в плечах диполя для известного способа (кривая 22) и для заявляемого способа (кривая 23) радиочастотной гипертермии, а на фиг. 7 приведены результаты расчетов тока вдоль диполя для известного способа (кривая 24) и для заявляемого способа (кривая 25).

Модель излучателя, изображенного на фиг. 8, содержит неразрывный диполь 26 и ЛПЭЭ 27, с которой он соединен источниками 28 с комплексной амплитудой и 29 с комплексной амплитудой В разрыве ЛПЭЭ включен источник радиочастотной энергии 30 с комплексной амплитудой Подбор амплитуд и фаз напряжений создающих основную и дополнительные волны токов, позволяет уменьшить величину результирующего тока на поверхности ЛПЭЭ. Для этой модели излучателя и длине диполя, равной 0,5λ, длине ЛПЭЭ, равной 0,5λ, расстоянии между осями излучателя и ЛПЭЭ, равном 0,05λ, осевом расстоянии между точками включения источников 28 и 29, равном 0,05 λ, и значениях соответственно равных на фиг. 9, 10, 11 приведены результаты расчетов соответственно индуцированного тока в проводниках ЛПЭЭ, зарядов и тока вдоль диполя. На фиг. 9, 10, 11 пунктирные кривые соответствуют известному способу (кривые 31, 33, 35), а сплошные кривые - заявляемому способу (кривые 32, 34, 36).

Модели излучателей с дополнительным элементом связи между ЛПЭЭ и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя, размещаемым глубже в полости тела, изображены на фиг. 12, 13 для излучателей соответственно с возбуждением в разрыве между плечами диполя и с шунтовым возбуждением.

Излучатель (фиг. 12) содержит диполь, плечи 37, 38 которого соединены с одними полюсами источников радиочастотной энергии 39, 40. Вторые полюса источников 39, 40 соединены между собой и соединены с проводником 41, моделирующим ЛПЭЭ. Дополнительный элемент связи между дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя 37 и ЛПЭЭ 41 выполнен в виде проводника 42, соединенного с ЛПЭЭ 41 и имеющего электромагнитную связь с плечом 37 диполя, превышающую электромагнитную связь с плечом 38 диполя. Возможно также выполнение дополнительно элемента связи между плечом 37 диполя и ЛПЭЭ 41 в виде сосредоточенных реактивных элементов.

Излучатель (фиг. 13) содержит неразрывный диполь 43 и ЛПЭЭ 44, с которой он соединен источниками 45, 46. Дополнительный элемент связи выполнен в виде проводника 47.

Влияние дополнительного элемента связи между ЛПЭЭ и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя можно пояснить с помощью графиков, изображенных на фиг. 1. Из этих графиков видно, что максимальная величина индуцированного тока вдоль ЛПЭЭ соответствует расположению конца ЛПЭЭ вблизи центра диполя. Смещение проводника, моделирующего ЛПЭЭ, к дальнему от ввода ЛПЭЭ концу плеча диполя, размещаемому глубже в полости тела, увеличивает электромагнитную связь между эти плечом диполя и ЛПЭЭ и позволяет снизить величину результирующего индуцированного тока в ЛПЭЭ более чем в 2 раза. Подбор амплитуд и фаз источников радиочастотной энергии и одновременный подбор величины дополнительной связи между ЛПЭЭ и дальним плечом диполя, размещаемым глубже в полости тела, позволяет уменьшить величину паразитного излучения с поверхности ЛПЭЭ в окружающее пространство на 15-20 дБ по сравнению с известным способом радиочастотной гипертермии и повысить точность дозирования.

На фиг. 14 схематично изображено устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии. Устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии содержит генератор радиочастоты 48, распределительно-фазирующее устройство 49, соединенное с выходом генератора 48 линией передачи электромагнитной энергии 50, излучатель 51 в виде диполя, размещенный вдоль диэлектрического корпуса 52 внутри него.

На фиг. 15 приведен один из возможных вариантов выполнения распределительно-фазирующего устройства, который может быть использован для высокочастотной и ультравысокочастотной гипертермии. Распределительно-фазирующее устройство содержит входной колебательный контур, образованный катушкой индуктивности 53 и конденсатором 54 и индуктивно связанный с входным контуром выходной контур, образованный катушками индуктивности 55, 56, входным сопротивлением излучателя 57, конденсаторами 58, 59, 60, 61, 62. Величины емкостей конденсаторов 58, 59, 60, 61, 62 могут быть равны паразитным емкостям между элементами распределительно-фазирующего устройства. Дополнительный элемент связи может быть выполнен в виде реактивного двухполюсника, например, конденсатора 63, соединенного одним выводом с плечами диполя через разные по величине сопротивления индуктивностей 55, 56, а вторым выводом с оплеткой ЛПЭЭ, или в виде разных по величине конденсаторов 61, 62, соединенных одними выводами с плечами диполя, а вторыми выводами с оплеткой ЛПЭЭ. Емкости конденсаторов могут быть равны паразитным. Дополнительный элемент связи может быть выполнен также в виде проводника, расположенного вблизи плеч диполя и соединенного через реактивный двухполюсник либо непосредственно с оплеткой кабеля ЛПЭЭ.

На фиг. 16 схематично изображен вариант устройства для внутриполостной радиочастотной гепертермии с шунтовым питанием и с резонансным излучателем в виде замедляющей структуры. Устройство содержит генератора радиочастоты 64, соединенное с его выходом линией передачи электромагнитной энергии 65, распределительно-фазирующее устройство 66, с разнополярным выходом которого соединен излучатель 67 в виде замедляющей структуры. Причем один из полюсов выхода распределительно-фазирующего устройства 66 соединен с одним из элементов замедляющей структуры в центральной зоне излучателя 67, а второй полюс соединен с одним из последующих элементов замедляющей структуры.

На фиг. 17 схематично изображен излучатель 68 в виде замедляющей структуры с шунтовым питанием и дополнительным элементом связи 69 между ЛПЭЭ 70 и дальним плечом диполя.

На фиг. 18 изображен излучатель 71 в виде спиральной замедляющей структуры с шунтовым питанием и с дополнительными элементами связи 72 между ЛПЭЭ 73 и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя.

Для резонансных излучателей с шунтовым питанием возможно выполнение наиболее простого распределительно-фазирующего устройства в виде скачкообразного перехода от несимметричной к симметричной линии передачи электромагнитной энергии.

Устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии (фиг. 14) работает следующим образом.

Излучатель 51 в виде диполя, заключенный в диэлектрический корпус 52, размещают внутри полости тела. Электромагнитная энергия, передаваемая от генератора радиочастоты 48 по ЛПЭЭ 50, возбуждает волны тока и переменные заряды в излучателе 51 через распределительно-фазирующее устройство 49. Вокруг излучателя 51 создается переменное электромагнитное поле, воздействующее на органы животного. Это электромагнитное поле индуцирует также волны тока в проводниках ЛПЭЭ 50 и на проводящих поверхностях генератора 48 и распределительно-фазирующего устройства 49. Индуцированные токи создают излучение в окружающее пространство и облучают также участки тела животного, не подлежащие облучению. Одновременно через распределительно-фазирующее устройство 49 в излучателе 51, проводниках ЛПЭЭ 50 и на проводящих поверхностях генератора 48 и распределительно-фазирующего устройства 49 возбуждают дополнительные волны тока близкие по величине и близкие к противофазным токам, индуцированным в ЛПЭЭ 50 за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем 51. Эти дополнительные волны тока компенсируют волны тока, индуцированные в проводниках ЛПЭЭ 50 и на проводящих поверхностях генератора 48 и распределительно-фазирующего устройства 49 за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем 51. В результате снижается паразитное излучение электромагнитной энергии в окружающее пространство и снижается облучение участков тела животного, не подлежащие облучению, увеличивается часть выходной мощности генератора, затрачиваемая на терапевтическое воздействие, и повышается точность дозирования. Кроме того, уменьшение суммарного тока по поверхностям ЛПЭЭ 50, генератора 48 и распределительно-фазирующего устройства 49 уменьшает влияние изменения этих токов на входное сопротивление излучателя 51, что стабилизирует согласование генератора с излучателем, позволяет улучшить его и повышает точность дозирования. Дополнительные волны тока создаются за счет разной величины напряжений приложенных к плечам диполя 51 относительно проводящих поверхностей ЛПЭЭ 50, генератора 48 и распределительно-фазирующего устройства 49. В свою очередь различные величины напряжений, приложенные к плечам диполя 51, обеспечиваются различной величиной параметров связи между ЛПЭЭ и выходными полюсами распределительно-фазирующего устройства. Например, при выполнении распределительно-фазирующего устройства 49 в виде направленных ответвителей параметры связи могут определяться различными зазорами между связанными линиями. Распределительно-фазирующее устройство 49 для высокочастотной и ультравысокочастотной терапии может быть выполнено на связанных контурах (фиг. 15). При этом различные параметры связи между ЛПЭЭ 50 и полюсами выхода распределительно-фазирующего устройства 49, различные напряжения, приложенные к плечам диполя, могут быть обеспечены, например, различным количеством витков катушек индуктивности 55 и 56, при этом дополнительная связь между дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя и ЛПЭЭ 50 обеспечивается конденсатором 63 за счет разной величины катушек индуктивности 55 и 56.

В устройствах для внутриполостной радиочастотной гипертермии с резонансными излучателями в виде замедляющих структур и шунтовым питанием (фиг. 16, 17, 18) также обеспечивается возбуждение дополнительной волны тока в излучателе и вдоль ЛПЭЭ за счет разной величины напряжений, приложенных между плечами диполя и ЛПЭЭ.

Во всех случаях дополнительная связь между ЛПЭЭ и дальним плечом диполя, размещенным глубже в полости тела, обеспечивает снижение результирующего индуцированного тока вдоль ЛПЭЭ за счет компенсации его дополнительной волной тока, индуцируемой через указанную дополнительную электромагнитную связь.

Одновременное возбуждение плеч диполя через распределительно-фазирующее устройство и выполнение дополнительного элемента связи между ЛПЭЭ и дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя, размещенным глубже в полости тела, позволяет подавить паразитное излучение в окружающее пространство более чем на 15 дБ.

На фиг. 19, 20 приведены соответственно распределения тока вдоль ЛПЭЭ и радиальной составляющей напряженности электрического поля, измеренные у поверхности ЛПЭЭ, при этом пунктирные кривые (74, 76) соответствуют известным способу и устройству, а сплошные (75, 77) - заявляемому способу и устройству.

Изменение положения ЛПЭЭ изменяет входное сопротивление в известных способах и устройствах на 10-80%, в заявляемых способах и устройствах изменение входного сопротивления излучателя с ЛПЭЭ не превышает 2%.

Таким образом, измерения показывают, что заявляемые способ и устройства для радиочастотной гипертермии позволяют снизить паразитное излучение в окружающее пространство и повысить точность дозирования.

Объединение технических решений в одну заявку обусловлено тем, что один и тот же технический результат - снижение паразитного излучения за счет снижения тока по поверхности ЛПЭЭ - достигается принципиально одним и тем же путем - созданием дополнительной волны тока по поверхности ЛПЭЭ и диполю, которая компенсирует волну индуцированного тока. Дополнительная волна тока может быть получена как за счет включения дополнительных источников энергии, реализованных распределительно-фазирующим устройством, так и за счет дополнительных элементов связи между дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя с оплеткой кабеля ЛПЭЭ. В обоих случаях паразитное излучение снижается. При одновременном использовании дополнительных элементов связи между дальним от ввода ЛПЭЭ плечом диполя с оплеткой кабеля ЛПЭЭ и дополнительных источников энергии достигается наиболее глубокое подавление паразитного излучения.

Источники информации
1. В. М. Стругацкий. Физические факторы в акушерстве и гинекологии. Москва. Медицина. 1981 г. стр. 111-116.

2. Заявка Франции N 2451748 М.кл. A 61 N 5/02. Публикация 21.11.1980 г.

3. Патент США N 4700716, М.кл. A 61 N 5/02. Публикация 20.10.1987 г. (прототип на способ).

4. А.С.СССР N 209594 М.кл. A 61 N 5/02, A 61 F 11/00. БИ N 5 1968 г.

5. А.С.СССР N 219094 М.кл. A 61 N 1/06. БИ N 18 1968 г.

6. А. С.СССР N 265654 М.кл. A 61 N 5/04, Публикация 89.03.14 N 11 изобретения стран мира N 12 вып. 14 1990 г.

7. А.С.СССР N 787043 М.кл. A 61 N 5/02. БИ N 46 1980 г.

8. Международная заявка PCT N 91/02560 М.кл. A 61 N 5/04, H 01 Q 21/08 публикация 91.03.07 N 6 (прототип на устройство).

9. А.С.СССР N 1266548 М.кл. A 61 N 1/06. БИ N 40 1986 г.

10. А.С.СССР N 1528509 М.кл. A 61 N 5/02. БИ N 46 1989 г.

11. А.С.СССР N 1553142 М.кл. A 61 N 5/02. БИ N 12 1990 г.

12. А. В.Маторин, В.И.Поповкин, А.Ю.Торопов. Проектирование тонкопроволочных антенн с использованием ЭВМ методом интегральных уравнений. Рязань 1987 г., стр. 10.

Формула изобретения

1. Способ внутриполостной радиочастотной гипертермии путем размещения вдоль полости тела излучателя в виде диполя с линией передачи электромагнитной энергии, возбуждения волн тока и зарядов в плечах излучателя и электромагнитных полей в теле, отличающийся тем, что на линии передачи электромагнитной энергии возбуждают дополнительные волны тока и зарядов, близкие по амплитудам и противоположные по фазе волнам тока и зарядов, индуцированным на линии передачи электромагнитной энергии за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем, при этом амплитуда и фаза дополнительной волны тока на линии передачи электромагнитной энергии определяется соотношением

где I_л - амплитуда волны тока на линии передачи электромагнитной энергии, индуцированная за счет электромагнитного взаимодействия с излучателем;
I_доп - амплитуда дополнительной волны тока;
ϕ_л - фаза индуцированной волны тока;
ϕ_доп -фаза дополнительной волны тока;
i - мнимая единица;
e - основание натурального логарифма.

2. Устройство для внутриполостной радиочастотной гипертермии, содержащее генератор радиочастоты, линию передачи электромагнитной энергии и излучатель в виде диполя, размещенный вдоль диэлектрического корпуса внутри его, отличающееся тем, что между излучателем и линией передачи электромагнитной энергии введено распределительно-фазирующее устройство, вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты через линию передачи электромагнитной энергии, а биполярный выход - к разнополюсным плечам диполя, при этом параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с ближним от ввода линии передачи электромагнитной энергии плечом диполя, превышают параметры связи полюса распределительно-фазирующего устройства, соединенного с дальним плечом диполя.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что распределительно-фазирующее устройство выполнено в виде индуктивно связанных входного контура и выходного контура, при этом величина электромагнитной связи между полюсом распределительно-фазирующего устройства, соединенного с ближним плечом диполя и входным контуром, превышает величину связи между полюсом распределительно-фазирующего устройства, соединенного с дальним плечом диполя и входным контуром, а оплетка кабеля линии передачи электромагнитной энергии соединена реактивным двухполюсником с реактивным делителем, соединенным своими входами с биполярным выходом распределительно-фазирующего устройства.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде резонансной замедляющей структуры, один из элементов центральной зоны которой соединен с одним из полюсов распределительно-фазирующего устройства, а один из последующих элементов соединен со вторым полюсом распределительно-фазирующего устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20