Устройство для лечения опухолей и воспалений

 

Изобретение относится к медицине, а именно к средствам физического воздействия на внутренние опухоли и воспаления для создания гипертермии. Устройство включает управляемый генератор СВЧ колебаний, связанный с излучателем аппликатора, в котором также размещен, по крайней мере, один датчик температуры и система стабилизации температуры жидкости, блок термопреобразования, содержащий термопреобразователь, выход которого связан с соответствующим входом аппликатора и устройства формирования, измерения, вычисления и сигнализации, выходы которого связаны с соответствующими входами управляемого генератора СВЧ колебаний, блока термопреобразования, и блока индикации, а входы связаны со средствами измерения падающей мощности, отраженной мощности, температуры и пультом управления. Управляемый генератор СВЧ колебаний снабжен направленным ответвителем падающей волны, вентилем и направленным ответвителем отраженной волны, выполнен в виде последовательно подключенных генератора СВЧ колебаний, модулятора, усилителя мощности, к выходу которого подключен направленный ответвитель падающей волны, вентиль, направленный ответвитель отраженной волны. Блок преобразования имеет насос, вход которого связан с бачком, выход с входом термопреобразователя, а вход усилителя-преобразователя связан с датчиком температуры аппликатора, выход со средством измерения температуры устройства формирования, измерения, вычисления и сигнализации. Устройство формирования, измерения, вычисления и сигнализации выполнено в виде формирователя сигнала ШИМ, выход которого соединен с модулятором, вход подключен к микро-ЭВМ, средства измерения падающей, отраженной волны и температуры, входы которых соединены с направленными ответвителями падающей, отраженной волны и усилителем-преобразователем, а выходы подключены к микро-ЭВМ. Звуковой сигнализатор в виде зуммера и блок индикации подключены к выходу микро-ЭВМ. Один из входов микро-ЭВМ связан с выходом пульта управления. Техническим результатом является повышение эффективности гипертермического воздействия, регулирование глубины проникновения электромагнитного излучения в ткани, уменьшение дискомфорта за счет нагрева обтекателя аппликатора до температуры, близкой к температуре тела человека, перед введением его внутрь тела или наложения на поверхность тела, постоянный контроль за выходной мощностью, согласованной с нагрузкой. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области медицины, а именно к средствам физического воздействия на внутренние опухоли и воспаления для создания гипертермии.

Известно устройство для лечения опухолей, включающее генератор высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, облучатель и блок управления (1). При работе данного устройства происходит воздействие на определенный участок тела человека без достаточной локализации воздействия, регулирования глубины проникновения электромагнитного излучения, контроля за выходной мощностью и согласованием излучателя с телом человека, что не позволяет создать гипертермический эффект достаточно локальной и регулируемой по глубине зоны нагрева.

Также известно устройство для лечения опухолей, включающее генератор СВЧ колебаний, связанный с облучателем, радиометр, блок управления (2).

В данном случае облучатель выполнен в виде катетера, что позволяет воздействовать на внутренние опухоли, однако эффективность устройства низка вследствие отсутствия согласования облучателя и нагрузки, отсутствует контроль согласования, и нет регулирования глубины проникновения электромагнитного излучения.

Известно устройство для лечения опухолей, включающее управляемый генератор СВЧ колебаний, облучатель, радиометр и блок управления (3). В данном случае устройство обладает теми же недостатками, что и устройства 1 и 2, что определяет его низкую эффективность.

Наиболее близким к заявленному является устройство для лечения опухолей и воспалений "PRIMUS-R" фирмы "TECHNOMATIX" Бельгия(4), включающее управляемый генератор СВЧ колебаний, связанный с излучателем, в котором также размещен по крайней мере один датчик температуры, блок управления, выход которого связан с соответствующим входом управляемого генератора СВЧ колебаний, а также пульт управления с таймером, причем управляющие выходы пульта управления подключены к соответствующим входам блока управления и индикации, причем последний имеет подключенный к датчику температуры индикатор температуры, выход которого связан с соответствующим входом блока управления.

В данном случае несмотря на контроль осуществляемого теплового воздействия также не происходит изменения глубины проникновения электромагнитного излучения, контроля за выходным уровнем мощности, согласованием с нагрузкой, что приводит к недостаточной эффективности воздействия на опухоли и воспаления.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности гипертермического воздействия, регулирование глубины проникновения электромагнитного излучения (диаграммы теплового нагрева) в ткани, уменьшение дискомфорта пациента за счет нагрева обтекателя аппликатора до температуры, близкой к температуре тела человека, перед введением его внутрь тела или наложения на поверхность тела, постоянный контроль за выходной мощностью, согласованием с нагрузкой и принятие необходимых мер в случае выхода параметров (мощность и КСВН) за допустимые уровни.

Указанная техническая задача решается тем, что оно снабжено блоком термопреобразования, управляемый генератор СВЧ колебаний выполнен в виде последовательно включенных генератора СВЧ колебаний, модулятора, усилителя мощности, направленного ответвителя падающей волны, вентиля и направленного ответвителя отраженной волны, причем соответствующий выход последнего и усилителя мощности связаны с аппликатором, который имеет излучатель, по крайней мере один датчик температуры, выход которого связан со входом усилителя-преобразователя блока термопреобразования и систему стабилизации температуры жидкости, протекающей по аппликатору с целью равномерного изменения температуры обтекателя аппликатора при различных режимах работы устройства, вход которой связан с выходом термопреобразователя, а выход с бачком, из которого насосом жидкость подается в термопреобразователь, выходы направленных ответвителей падающей волны, а также выход усилителя преобразователя соединены со входами средств измерения мощности падающей волны, отраженной волны и средством измерения температуры, выходы которых соединены со входом микро-ЭВМ, на один из входов микро-ЭВМ поступают управляющие сигналы с пульта управления, первый выход микро-ЭВМ связан с формирователем сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ), модулятором управляемого генератора СВЧ колебаний, второй выход связан с термопреобразователем, третий выход с блоком индикации и четвертый выход с насосом.

А также тем, что термопреобразователь обеспечивает как нагрев, так и охлаждение аппликатора в режимах "Подготовка" и "Лечение".

И кроме того тем, что обтекатель аппликатора выполнен из радиокерамики, обладающей высокой добротностью (малыми потерями) при прохождении электромагнитного излучения и высокой теплопроводностью, что обеспечивает равномерность температуры на его поверхности в сочетании с работой системы стабилизации температуры аппликатора.

Поиск, проведенный по техническим источникам информации, показал, что заявленная совокупность не известна, т.е. она соответствует условию изобретения "новизна".

Поскольку устройство состоит из известных узлов, то заявленное соответствует условию изобретения "промышленная применяемость".

А так как в результате использования устройства реализуется поставленная техническая задача, неочевидным для специалиста образом, в получается более высокий эффект, то заявленное соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для лечения опухолей и воспалений включает управляемый генератор СВЧ колебаний (ГСВЧ) 1, выполненный в виде последовательно включенных генератора СВЧ колебаний 2, модулятора 3, усилителя мощности 4, к выходу последнего подключен направленный ответвитель падающей волны 5, вентиль 6, к выходу последнего подключен направленный ответвитель отраженной волны 7, причем соответствующие выходы усилителя мощности 4 и направленного ответвителя отраженной волны 7 связаны с излучателем 9 аппликатора 8. Последний кроме излучателя имеет по крайне мере один датчик температуры 10, размещенный на обтекателе, и двухконтурную систему стабилизации температуры аппликатора 11.

Блок формирования, измерения, вычисления и сигнализации 12 включает в себя формирователь сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) 13, выход которого связан со входом модулятора 3, средство измерения мощности падающей волны 14, вход которого связан с выходом направленного ответвителя падающей волны 5, средства измерения мощности отраженной волны 15, вход которого связан с выходом направленного ответвителя отраженной волны 7, средство измерения температуры 16, вход которого связан с выходом усилителя-преобразователя 22, блок управления, выполненный, например, в виде микро-ЭВМ 17, на вход которой поступают сигналы со средств измерения мощности падающей волны 14, мощности отраженной волны 15, температуры 16, пульта управления 19, а с выхода на вход формирователя сигнала ШИМ 13, входы управления термопреобразователя 23, насоса 25, блока индикации 20 и звукового сигнализатора в виде зуммера 18. Измеритель выходной мощности и блок допускового контроля коэффициента стоячей волны напряжения (не показаны) подключены ко входам блока управления 17.

Устройство имеет также блок термопреобразования 21, в который входит насос 25, вход которого связан с выходом бачка 24, термопреобразователь 23, второй вход которого связан с выходом насоса 25, усилитель-преобразователь 22, вход которого связан с датчиками температуры 10, а выход со средством измерения температуры 16.

Для создания комфортных условий лечения пациента до введения аппликатора 8 внутрь тела или наложения его на тело включается режим "Подготовка" с пульта управления 19, при этом аппликатор 8 нагревается до температуры, близкой к температуре тела человека, с помощью блока термопреобразования 21.

Управляющим элементом блока термопреобразования 21 является термопреобразователь 23, обеспечивающий нагрев и охлаждение протекающей через него жидкости, выполненный в виде двух секций на элементах "Пельтье" и имеющий пять уровней регулирования: 1) НАГР.1, НАГР.11 - максимальный нагрев; 2) НАГР.1, ВЫКЛ.11 - средний нагрев; 3) ВЫКЛ.1, ВЫКЛ.11 - нулевой нагрев и охлаждение; 4) ОХЛ.1, ВЫКЛ.11 - среднее охлаждение; 5) ОХЛ.1, ОХЛ.11 - максимальное охлаждение.

Переключение из режима "Подготовка" в режим "Лечение" осуществляется также с пульта 19 после введения аппликатора 8 внутрь тела или наложения его на тело пациента, при этом регулирование температурой в заданных пределах осуществляется также с помощью блока термопреобразования 21.

Аппликатор 8 выполнен в виде обтекателя из радиокерамики, обладающей высокой добротностью и хорошей теплопроводностью, внутри которого располагаются излучатель 9, имеющий диаграмму направленности 180^o, и двухконтурная система стабилизации температуры аппликатора 11, а на наружной части обтекателя в специальных пазах закреплены датчики температуры.

Следует заметить, что измерение температуры проводится в паузах излучения (стробах), что не требует отключения СВЧ генератора.

Устройство работает следующим образом.

Управляющий сигнал, соответствующий режиму "Подготовка", с пульта управления 19 поступает на микро-ЭВМ 17, запускается внутренний таймер, с микро-ЭВМ управляющие сигналы подаются на насос 25 и термопреобразователь 23. Насос запускается и подает жидкость из бачка 24 в термопреобразователь 23. Термопреобразователь 23 преобразует электрическую энергию в тепловую и нагревает жидкость, которая поступает в систему стабилизации температуры аппликатора 11 и, пройдя через которую, нагревает обтекатель и излучатель 9 аппликатора 8. Напряжение, пропорциональное температуре, с датчиков температуры 10 поступает на усилитель-преобразователь 22 и далее на средство измерения температуры 16, микро-ЭВМ 17 и блок индикации 20.

Таким образом на экране блока индикации 20 формируется график изменения температуры на стенке обтекателя аппликатора 8 в реальном масштабе времени. Когда температура достигает заданной, режим "Подготовка" заканчивается, звуковой сигнализатор в виде зуммера 18 выдает звуковой сигнал, а блок индикации 20 световой сигнал "Подготовка завершена". До переключения устройства в режим "Лечение" стабилизация температуры продолжается за счет переключения секций термопреобразователя 23 в режим "Нагрев", "Охлаждение", "ОТКЛ".

Далее необходимо установить режим "Лечение". Аппликатор 8 устанавливают внутрь тела (например, в прямую кишку) или на поверхность тела (например, молочную железу).

На пульте управления задаются режимы лечения (мощность, температура на стенке обтекателя аппликатора, время лечения, режимы работы термопреобразователя) и запускается режим "Лечение" с пульта управления 19.

Управляющий сигнал, соответствующий режиму "Лечение", с пульта управления 19 поступает на микро-ЭВМ 17, микро-ЭВМ 17, запускает внутренний таймер, блок индикации 20, насос 25, термопреобраэователъ 23, формирователь сигнала ШИМ 13, который открывает модулятор 3.

СВЧ генератор 2 генерирует СВЧ колебания (в районе 434 мГц) в непрерывном режиме. Эти колебания поступают через модулятор 3 на усилитель мощности 4. Уровень выходной мощности усилителя мощности 4 определяется уровнем управляющего сигнала, поступающего с формирователя сигнала ШИМ 13 на модулятор 3.

Усиленная усилителем 4 мощность поступает на направленный ответвитель падающей волны 5, вентиль 6, направленный ответвитель отраженной волны 7 и далее на излучатель 9 аппликатора 8.

В результате воздействия электромагнитной волны ткань нагревается и нагревается обтекатель аппликатора 8, на котором располагаются температурные датчики (один из которых является управляющим).

С направленного ответвителя падающей волны 5 напряжение, пропорциональное падающей волне, поступает в средство измерения мощности падающей волны 14.

Напряжение, пропорциональное отраженной волне, с направленного ответвителя отраженной волны 7 поступает в средство измерения мощности отраженной волны 15, напряжения, пропорциональные температуре, с датчиков температуры 10 поступают на усилитель-преобразователь 22, где усиливаются и преобразуются из импульсных напряжений в постоянные напряжения и поступают в средство измерения температуры 16.

С выхода средств измерения мощности падающей волны 14, отраженной волны 15 и температуры 16 цифровые сигналы поступают в микро-ЭВМ 17 и далее в блок индикации 20.

Измеренные значения мощности и температуры индицируются в реальном масштабе времени, а вычисленное в микро-ЭВМ значение КСВН индицирует отказ по КСВН, если он превышает пороговый уровень.

Для снятия тепловой нагрузки со стенки обтекателя аппликатора 8 (со слизистой оболочки прямой кишки или с поверхности молочной железы) термопреобразователь 23 включается в режим охлаждения и в аппликатор 8 поступает охлажденная термопреобразователем 23 жидкость в систему стабилизации температуры аппликатора 11, пройдя первый контур и перемешавшись, поступает через 4^е фиксированных отверстия, сдвинутых друг относительно друга на 90^o, во второй - основной контур, где находится излучатель 9, и далее, пройдя вдоль излучателя 9, и, сняв температурную нагрузку с обтекателя аппликатора 8, подогретая жидкость из системы стабилизации температуры аппликатора 11 поступает в бачок 24.

Нагретая электромагнитным излучением ткань отдает тепловую энергию обтекателю, на поверхности которого располагается управляющий датчик температуры 10. Блок индикации 20 индицирует эту температуру.

Если температура увеличивается относительно заданного уровня, из микро-ЭВМ 17 поступает сигнал на формирователь сигнала ШИМ 13, который прикрывает модулятор 3, и выходная мощность управляемого генератора СВЧ колебаний уменьшается, таким образом уменьшается и температура на стенке аппликатора.

Стабилизация температуры на стенке обтекателя аппликатора осуществляется как за счет изменения мощности по кольцу стабилизации: датчики температуры 10, усилитель-преобразователь 22, средство измерения температуры 16, микро-ЭВМ 17, формирователь сигнала ШИМ 13, модулятор 3, усилитель мощности 4, направленный ответвитель падающей волны 5, вентиль 6, направленный ответвитель отраженной волны 7, излучатель 9, датчики температуры 10, так и за счет термопреобразователя 23, обеспечивающего 5 уровней регулирования температуры по кольцу; датчики температуры 10, усилитель - преобразователь 22, средство измерения температуры 16, микро-ЭВМ 17, термопреобразователь 23, датчики температуры 10.

По истечении установленного времени процедуры таймер микро-ЭВМ 17 выдает сигнал в формирователь сигнала ШИМ 13, а последний в модулятор 3 и закрывает его, включается зуммер 18 для оповещения об окончании процедуры.

Эффективность лечения данным устройством проверялась при лечении доброкачественной опухоли (аденомы) предстательной железы и воспалений (простатитов, хронических простатитов), а также болей в предстательной железе (простатодинии).

Установлена высокая эффективность лечения, особенно хронического простатита с сопутствующей патологией - аденомой предстательной железы.

Пациенты легко переносили процедуры лечения при локальном воздействии электромагнитного излучения и изменения температуры на стенке обтекателя аппликатора в широком диапазоне с целью изменения глубины проникновения электромагнитного излучения без каких-либо осложнений и побочных явлений.

Проведенные медицинские испытания показали высокую эффективность данного устройства по сравнению с имеющимися в настоящее время зарубежными аналогами.

Источники информации 1. Патент США 4951688, кл. A 61 N 5/02, 1990 2. Патент США 5354321, кл A 61 N 5/02, 1994 3. Патент США 4848362, кл. A 61 N 5/02, 1989 4. Устройство для лечения опухолей и воспалений "PRIMUS"-R фирмы "TEXNOMATIX", Франция, техническое описание, 1993 г.

Формула изобретения

1. Устройство для лечения опухолей и воспалений, включающее управляемый генератор СВЧ колебаний, аппликатор с излучателем, при этом в аппликаторе размещен, по крайней мере, один датчик температуры, блок управления, выход которого сообщен с соответствующим входом управляемого генератора СВЧ колебаний, а также пульт управления и блок индикации, причем управляющий выход пульта управления подключен к соответствующему входу блока управления, а вход блока индикации подключен к соответствующему выходу блока управления, отличающееся тем, что оно снабжено блоком формирования, измерения, вычисления и сигнализации, последовательно связанными направленным ответвителем падающей волны, вентилем и направленным ответвителем отраженной волны, системой стабилизации температуры аппликатора и блоком термопреобразования, а управляемый генератор СВЧ колебаний выполнен в виде последовательно включенных генератора СВЧ колебаний, модулятора и усилителя мощности, выход последнего сообщен с направленным ответвителем падающей волны, который совместно с направленным ответвителем отраженной волны связан с аппликатором, при этом блок термопреобразования выполнен в виде сообщенных последовательно бачка, насоса и термопреобразователя, выход которого посредством системы стабилизации температуры аппликатора сообщен с входом бачка, при этом блок формирования, измерения, вычисления и управления выполнен в виде блока управления с пультом управления и блоком индикации, а также формирователя сигнала широтно-импульсной модуляции, выход которого связан с входом модулятора, средств измерения мощности падающей волны, мощности отраженной волны и температуры, входы которых связаны соответственно с выходами направленных ответвителей падающей волны, отраженной волны и усилителя-преобразователя, к входу которого подключен датчик температуры, а выходы упомянутых средств подключены к соответствующим входам блока управления, соответствующие выходы которого также связаны с входом формирователя сигнала широтно-импульсной модуляции, входами управления насоса и термопреобразователя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит измеритель выходной мощности и блок допускового контроля коэффициента стоячей волны напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока управления.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система стабилизации температуры аппликатора выполнена двухконтурной.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обтекатель аппликатора выполнен из радиокерамики.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок индикации снабжен звуковым сигнализатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1