Способ избирательной деструкции раковых клеток

 

Изобретение относится к медицине и предназначено для угнетения и деструкции раковых клеток опухолевой ткани. Сущность изобретения: способ включает введение в область локализации опухоли ферромагнитных частиц с последующим индукционным локальным нагревом в диапазоне температур от 42^oС до 45^oС в течение времени, определяемого видом опухоли, ее размерами, локализацией и типом ферромагнитных частиц, выбранных для индукционного нагрева, при этом нагрев производят только в моменты уменьшения кровенаполнения ткани, т.е. в моменты выдоха и диастолы сердца пациента. Диапазон нагрева контролируют по СВЧ глубинному термометру, а нагрев ведут автоматически с помощью компьютера в режиме биоуправления по алгоритмам математической модели колебаний теплопроводности и теплоемкости ткани, гистерезиса нагрева и теплоотвода. Дополнительно к нагреву осуществляют лазерное облучение, которое позволяет увеличить избирательную нагрузку на раковые клетки в моменты дефицита их энергетического обеспечения в соответствии с ритмами кровотока. Такой режим усиливает селективную деструкцию только раковых клеток.

Изобретение относится к хирургическим способам и средствам и предназначено для угнетения и деструкции раковых клеток опухолевой ткани.

Известен способ избирательной деструкции опухолевой ткани с помощью инерционного нагрева электромагнитным полем ферромагнитных частиц, введенных через кровяное русло в область локализации раковых клеток [1].

Недостатком данного способа является длительный срок нагрева, составляющий 1,5-3 ч в ограниченном диапазоне нагрева от 43 до 43,5^oС. Способ [1] не учитывает также изменение теплоемкости и теплопроводности нагреваемой опухолевой ткани при колебаниях ее кровенаполнения во время вдоха-выдоха и систолы-диастолы пациента.

Известен способ гипертермической деструкции раковых клеток опухолевой ткани в режимах электромагнитного индукционного нагрева введенных в область локализации раковых клеток ферромагнитных частиц размерами 5-10 мкм, позволяющий сократить период нагрева до 5-45 мин [2]. При этом длительность процедуры определяется видом опухоли, ее размерами, локализацией, а также конкретным типом ферромагнитных частиц, выбранных для индукционного нагрева.

Однако технические трудности при сохранении требуемого диапазона нагрева от 43 до 43,5^oС или его увеличение до 42-45^oС по способу [2], принятому за прототип, не позволяет гарантировать всегда сохранение нормальных клеток окружающей ткани. В этом способе также не учитываются происходящие в ритмах кровотока изменения теплоемкости и теплопроводности ткани, температурные градиенты и динамика их изменения при нагреве и охлаждении.

Предлагаемый способ индукционного нагрева введенных в область локализации опухоли ферромагнитных частиц только в фазах уменьшения кровенаполнения ткани, то есть во время диастолы и выдоха пациента, способствует увеличению КПД нагрева и уменьшению рассеяния тепла ввиду большой теплоемкости и теплоотводу жидкой фазой крови.

Оба известных способа недостаточно эффективны, так как не используют дополнительно другие селективные отличия раковых клеток от нормальных и, прежде всего, резонансные отличия по частотам воздействия на них, например, лазером [3].

Обнаружено, что колебания участков кольцевых структур хроматина в ядре и плазматической мембраны нормальной клетки происходят с частотой около 10 кГц, а бластной клетки человека с частотой около 3 кГц, то есть примерно в 3 раза меньшей [3,4]. Известно, что избирательное угнетение раковых клеток и стимуляции обмена веществ и жизнедеятельности нормальных клеток наблюдаются при многочастотном биоуправляемом воздействии. Обнаруженное нами совместно с академиком Прохоровым А.М. и Савранским В.В. явление многочастотного параллельного резонансного захвата проявляется в том, что порог реакции живой клетки резко снижается, если воздействие производится спектром ритмов, соответствующих инвариантным соотношениям периодов биоритмов самой биосистемы. Следовательно, на этом явлении возможно обеспечить избирательное стимулирование одних клеток и угнетение клеток с патологически измененными значениями собственных биоритмов [5].

Если воздействие электромагнитного излучения с частотой 10 кГц модулировать в ритмах тремора (103) Гц сигналами пульса и дыхания пациента, то в фазах уменьшения кровенаполнения устойчивость раковых клеток резко снижается. Этот режим многочастотного воздействия может быть дополнительным для повышения эффективности избирательной деструкции раковых клеток при локальном индукционном тепловом нагреве.

Предлагаемый способ предусматривает использование дополнительно лазерного воздействия с несущей частотой 10 кГц, адекватной ритмам нормальных клеток и неблагоприятной для раковых клеток. Эта несущая частота модулируется сигналами пульса и дыхания пациента и ритмом тремора (103) Гц с амплитудной модуляцией каждого сигнала по 30% (для баланса кровотока) с увеличением амплитуды во время диастолы и выдоха и уменьшением во время вдоха и систолы, что избирательно усугубляет энергетический дефицит для раковых клеток. Для более глубокого проникновения лазерного луча в ткань раковой опухоли используют длину волны инфракрасного излучения, равную 0,89 мкм, с длительностью импульса 0,3 мс и импульсной мощностью от 10 до 80 Вт (в зависимости от глубины локализации опухоли). Длительность воздействия излучения может быть от 5 до 60 мин и определяется размерами опухоли и ее локализацией.

Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, следующим образом.

В область локализации раковых клеток вводят выбранные для определенного вида опухоли ферромагнитные частицы, например, путем катетеризации кровеносного сосуда, по которому в опухоль протекает кровь. Затем осуществляют индукционный нагрев введенных ферромагнитных частиц под контролем СВЧ термометра. С помощью компьютерной программы в соответствии с математической моделью изменения теплопроводности,теплоемкости и гистерезисной температурной зависимости автоматически определяют длительность импульса индукционного нагрева в фазах уменьшения кровенаполнения. Для этого с помощью сигналов с датчиков пульса и дыхания пациента и генератора (103) Гц модулируют интенсивность нагрева так, что нагрев происходит только в моменты диастолы и выдоха пациента. Для этих целей используют серийно выпускаемые аппараты для биоуправляемой хронофизиотерапии "Альто-терапевт-био", "Мустанг-био" [6] и др. или аналогичную программу биоуправления с использованием компьютера и аналого-цифрового преобразователя для введения в компьютер сигналов с датчика пульса и дыхания. Одновременно с индукционным нагревом с помощью аппарата "Альто-терапевт-био" производится лазерное облучение опухоли с несущей частью импульсов 10 кГц и 30%-ной амплитудной модуляцией в ритмах тремора (103) Гц, дыхания и пульса с увеличением амплитуды во время выдоха и диастолы.

ЛИТЕРАТУРА 1. Патент США N 5067952, Гудов В.Ф., Яхонтов Н.Е. и др. "Способ и аппаратура для лечения опухолей с помощью локальной гипертермии", от 26.11.91.

2. Патент США N 5236410, Гранов А.М. и Гранов Д.И. "Способ лечения опухоли", от 17.08.93.

3. Никитенко А.А., Савранский В.В., Загускин С.Л. Изучение колебательных процессов в клетке с помощью лазерного проекционного микроскопа. Препринт ИОФАН N 99, М., 1988.

4. Загускин С.Л., Никитенко А.А., акад.Овчинников Ю.А., акад.Прохоров В. В. и др. О диапазоне периодов колебаний микроструктур живой клетки // Доклады АН СССР, т.277, N 6 М., 1984, с.1468-1471.

5. Загускин С.Л. Системный анализ биоритмологической диагностики и управление жизнедеятельностью. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. т.1, "Свойства биосферы и ее внешние связи". Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1992, с.72-82.

6. Инструкция и технический паспорт к аппарату "Альто-терапевт-био", фирма "Альто", М., 1996.

7. Инструкция, технический паспорт к аппарату "Мустанг-био", фирма "Техника", М., 1966.

Формула изобретения

1. Способ избирательной деструкции раковых клеток, включающий введение в область локализации опухоли ферромагнитных частиц с последующим индукционным локальным нагревом в диапазоне температур от 42 до 45^oС в течение времени, определяемого видами опухоли, ее размерами, локализацией и типом ферромагнитных частиц, выбранных для индукционного нагрева, отличающийся тем, что нагрев производят в моменты выдоха и диастолы сердца пациента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с нагревом области локализации опухоли осуществляют ее лазерное облучение с длиной волны 0,89 мкм, импульсной мощностью 10 - 80 Вт в течение 5 - 60 мин с частотой следования импульсов 10 кГц при длительности 0,3 мс с 30%-ной амплитудной модуляцией в ритмах тремора (10 3) Гц, пульса и дыхания в моменты выдоха и диастолы пациента.