СИСТЕМА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБОВ

Изобретение относится к методам и системам физиотерапевтического воздействия на живые организмы и, в частности может быть использовано в медицинской технике.

Известны разнообразные методы неинвазивного физического воздействия на биологические ткани и живые организмы с помощью физических полей. Наилучшей проникающей способностью и возможностями локализации воздействия обладают акустические и магнитные поля.

Среди методов и систем магнитотерапии наибольшей эффективность обладают методы и системы, использующие низкочастотную импульсную магнитотерапию, например, патенты ЕА 000494 и ЕА 000495.

Исследования в области воздействия низкочастотного импульсного магнитного поля на биологические объекты также известны в литературе и в практическом и клиническом применении. [Плетнев А. С, Низкочастотна импульсная магнитотерапия. Минск 2009].

Основными факторами воздействия низкочастотного импульсного магнитного поля на биологические объекты являются:

® Электромагнитное воздействие на ионы, ионные комплексы и электронные оболочки атомов и молекул

® Воздействие на дипольные комплексы

® Воздействие па магнитные моменты атомов и молекул

® Изменение физических свойств жидкостей (вязкость, проницаемость, импеданс и т.п.

* Воздействие на ферро и парамагнитные комплексы в б иостру ктурах.

« Активация биохимических процессов. Прей ущества использования низкочастотного им пул ьсного магнитного поля на биологические объекты являются:

« Широкий спектр воздействующих факторов на все биологические структуры, молекулярные и атомарные структуры

® Высокая степень регулирования и направленности воздействия

* Возможности концентрации воздействия в пространственной области

* Воздействие на реологические свойства внутри и межклеточных жидкостей,

Недостатками магнитотерапевтических методов являются сравнительно низкая частота получаемых нолей, обусловленная необходимостью использования материалов с высокой магнитной проницаемостью дл достижения требуемой индукции и. ка следствие, довольно низкая частота воздействия, обусловленная высокой индуктивностью электромагнитов и сравнительно высокой и неоднородной проводимостью биологических сред .

В то же время использование более коротких импульсов магнитного поля или высоких частот не представляется возможным, так как из-за большой электрической емкости клеточной мембраны и электрического сопротивления биологической ткани постоянная времени, с которой протекают электрохимические процессы в клетке, достаточно велика. Поэтому более короткие импульсы или высокие частоты быстро затухают и будут в основном приводить просто к перегреву поверхностных слоев тканей.

Исследования в области воздействия ультразвуковых колебаний на биологические объекты известны в практическом и клиническом применении, например:

* Патент РФ 2295366 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ. КОРРЕКЦИЯ ФОРМЫ ТЕЛА БЕЗ ХИРУРГИЧЕСКОГО ВМЕШАТЕЛЬСТВА, фирмы УЛЬТРАШЕЙП ЙН . (XL), в котором эффекты кавитации используются для разрушения жировых клеток.

• Патент РФ 2210409/ заявка РСТ WO 99/37364 (публикация 29,07, 1999) СИСТЕМА ФОКУСИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОМ ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ И ЛЕЧЕНИЯ ОПУХОЛЕЙ. Здесь также используются эффекты кавитации получаемые от сфокусированного ультразвука для разрушения раковы клеток

Система включает мощный генератор ультразвукового излучения и направленный излучатель.

Ультразвуковое воздействие на биологические системы складывается из механического, теплового, химического и электрофизического факторов, эффективность каждого из которых зависит от параметров ультразвука, например от частоты и интенсивности.

Основными факторами воздействия ультразвука на биологические ткани являются:

® Возбуждение механических колебаний молекул и молекулярных комплексов в биологических тканях

® Возбуждение механических колебаний клеточных мембран

* Возбуждение механических колебаний во внутриклеточной жидкости.

« Возможности разрушения клеточных структур за счет эффектов кавитации и т.п.

* Активация биохимических процессов.

Ультразвук является своеобразным катализатором, ускоряющим установление равновесного с физиологической точки зрения состояния организма, т. е. здорового состояния. Так, озвучивание здоровых тканей при терапевтических дозах ультразвука не приводит к столь заметному изменению в обмене веществ, которое наблюдается при воздействии на воспаленные ткали. Таким образом, ультразвук оказывает влияние в основ- ном на больные, а не на здоровые ткани.

Преимущества использования акустических полей ультразвукового диапазона на биологические объекты являются:

· Высокая степень регулирования интенсивности и направленности воздейс твия

« Возможности концентрации воздействия в пространственной области

« Возможности визуализации пространственного распределения ® Возможности визуализаций динамических процессов в объекте

Недостатками сонотерапевтических методов являются:

® довольно высокая интенсивность ультразвука, необходимая для эффективного воздействия на клеточные мембраны и структуры, что приводит к значительному нагреву тканей и побочным эффектам: кавитации в поверхностных тканях;

* слабое влияние на радикальные и ионные комплексы;

* отсутствие влияния на низкочастотные резонансы в биологически тканях.

Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на биологические ткани в широком диапазоне и локализации указанного воздействия на больной области.

Поставленная задача решается следующим образом

Согласно предлагаемому изобретению воздействие на биологические ткани осуществляется путем комбинированного воздействия пакетами импульсов ультразвукового излучения на выбранную область биологической ткани и дополнительного воздействия низкочастотным импульсным магнитным полем, причем магнитное поле и ультразвуковое излучение взаимно концентрируют на выбранной области, а импульсы магнитного поля и ультразвукового излучения синхронизируют. Этот способ может быть использован также и для подавления роста опухолей, и включает в себя воздействие на опухоль пакетами импульсов ультразвукового излучения с эффективными параметрами и синхронно с импульсами ультразвукового излучения воздействие на область опухоли дополнительно низкочастотным импульсным магнитным полем с эффективными параметрами, причем магнитное поле и ультразвуковое излучение взаимно концентрируют в области нахождения опухоли.

При этом эффективные параметры излучений находят и выбирают из экспериментов по подавлению различных видов опухоли,

Способ воздействия может также использоваться для лечения млекопитающих путем осуществления курса сеансов терапии, включающей воздействие пакетами импульсов ультразвукового излучения на больной орган, в сочетании с низкочастотным импульсным магнитным полем а также комбинировании с процедурами низкочастотной импульсной магнитной терапии.

Способ также характеризуется тем, что дополнительное воздействие низкочастотным импульсным магнитным полем осуществляют синхронно с акустическим воздействием.

Система для осуществления вышеуказанных способов включает генератор ультразвука с излучателем, обеспечивающим передачу ультразвукового излучения биологической ткани и его концентрацию в выбранной области, источник магнитного поля, и характеризуется тем, ч то источник магнитного поля выполнен в виде генератора низкочастотных импульсов и индуктора, направляющего магнитное поле на биологическую ткань, причем генераторы ультразвука и магнитного поля связаны с устройством управления для регулирования параметров воздействующих полей и их синхронизации, а излучатель ультразвука и индуктор магнитного поля выполнены с возможностью фокусировани и/или концентрации излучения в выбранной области и средством совмещения указанных излучений в этой области. Преимущества сочетанного воздействия акустического и магнитного импульсных нолей

- Повышение концентрации, селективности, интенсивности и эффективности физических воздействий на биологические объекты

- Синергичес ое действие комбинированных воздействий

-- Дополняющее действие каждого из воздействий

* Изменение реологии жидкостей при воздействии магнитным полем изменяет скорость и затухание прохождения УЗ волн

® Механические колебания тканей увеличивают эффективность воздействия магнитного поля за счет генерирования дополнительной индукции при движении ионов, молекул и частиц в магнитно поле на частотах УЗ. Таким образом, эффективное электромагнитное воздействие, как бы модулируется на частоте ультразвука, что недостижимо для таких значений индукции обычными способами.

® Возбуждение резонансных откликов молекулярных и биологических структур и комплексов при импульсном воздействии магнитного поля и механических колебаний ультразвука

- Компенсирующее и регулирующее воздействие на биоструктуры при активации одного воздействия и компенсации другим воздействием.

- Возможности визуализации и контроля происходящих процессов при сочетанием воздействии.

Комбинированное лечение также может включать предварительную подготовку пациента путем проведения курса магнитотераиии, направленного на повышение иммунитета и стимулирования резервов организма, а также аналогичных восстановительных курсов в период реабилитации в соответствии с уже существующими методиками, либо б комбинирование их в процессе лечения в соответствии с заявляемым способом.

На. Фиг Л представлена общая схема системы для осуществления заявляемых способов.

На Фиг.2 представлена схема системы использованной для проведения экспериментов по осуществлению способа подавления роста опухоли.

Система предназначена для осуществления заявляемых способов воздействия на выделенный орган или опухоль 1 путем приложения соответствующих воздействий к телу 2 и осуществления взаимного концентрирования их эффективных значений в выбранной области органа 1. Концентрация осуществляется известными в соответствующих видах акустического и магнитного воздействия методами и технологиями посредством специального ультразвукового излучателя 3 и магнитного индуктора 4. Их взаимное совмещение и фиксирование относительно тела 2 и органа I может осуществляться механически, электронным путем и их комбинациями в соответствии с применяемыми конструкторскими решениями.

В варианте конкретного выполнения, представленного на Фиг. 2 ультразвуковой излучатель 3 и магнитный индуктор 4 совмещены конструктивно.

Ультразвуковой генератор 5, подключенный к излучателю 3 и генератор импульсов магнитного поля 6, подключенный к индуктору 4 синхронно управляются устройством управления 7. Работа этого устройства может задаваться оператором через управляющий компьютер или процессор 8. Стандартные режимы, эффективные данные по различным видам опухолей, заболеваниям, патологиям и другим процессам хранятся в базе данных 9, расположенной или в самом компьютере 8 или на удаленно сервере.

Способы и система работают следующим образом:

В экспериментах определяют эффективные параметры акустического и магнитного воздействий для подавления или терапии соответствующих видов опухолей, патологий и других заболеваний соответствующих органов. Такие данные могут также браться и из известных ранее источников. Все эти данные хранятся в базе данных 8.

Из измерений также определяют диаграммы направленности и параметры регулирования ультразвукового излучателя 3 и магнитного индуктора 4.

С помощью применяемых в медицине средств определяют расположение опухоли, очага воспаления или патологии относительно поверхности тела. Это может быть выполнено способами рентгеноскопии, МРТ, УЗИ, КТ и т.п. Предпочтительно, если метод УЗИ будет включен в состав системы.

В соответствий с этими данными располагают ультразвуковой излучатель 3 и магнитный индуктор 4 относительно тела пациента и обеспечивают контакт ультразвукового излучателя 3 с поверхностью тела. Параметры излучений и режимы процедз выбирают в соответствии с данными из базы данных и/или разработанных методик, либо определяются специалистами в конкретных случаях.

Выбранные режимы и параметры заданны процедур посредством компьютера 8 поступают на устройство управления 7, которое, в свою очередь вырабатывает сигналы для управления ультразвуковым генератором 5 и генератором импульсов магнитного поля 6.

Соответственно, ультразвуковой излучатель 3 и магнитный индуктор 4 создают непосредственное воздействие на выделенный орган или опухоль 1.

Эффект подавления роста опухоли, либо терапевтический эффект осуществляется в процессе проведения курса процедур, установленного специалистами или взятого из базы данных предыдущих исследований.

«Промышленная применимость» или возможность осуществления способа проверялись в исследованиях, приведенных ниже на белых крысах, разводимых и содержащихся в виварии ГУ РНПЦ «Онкологии и медицинской радиологии им Н,Н. Александрова», Минск, Беларусь. Животные содержались и развивались в нормальных условиях, соответствующих санитарным правилам по устройству, оборудованию и содержанию вивариев.

Исследования выполнены на экспериментальной модели Российской коллекции опухолей - саркоме М~1 , закупленной в Банке опухолевых штаммов ГУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМИ (Москва).

Опухоли перевивали подкожно, в паховую область, путем введения 0,5 мл 10%-иой опухолевой взвеси в растворе Хенкса. Воздействия проводили, когда диаметр опухоли достигал размера более 2 см.

Магнитное импульсное воздействие осуществлялось с помощью специальной экспериментальной установки «ScienceSPOK», созданной на основе серийного прибора «OrthoSPOK» выпускаемого предприятием ОДО «Магномед» г. Минск, РБ. Ультразвуковое воздействие осуществлялось с помощью специального генератора, разработанного фирмой УАБ «Меделком», Вильнюс, Литва.

Индуктор и УЗ излучатель были пространственно совмещены в соответствии со схемой на Фиг.2.

Сравнительный анализ морфологического состава красной и белой крови у крыс с Са М-1 после проведенных воздействий показал, что наиболее существенные сдвиги наблюдались в параметрах белой крови в виде снижения процента нейтрофилов, эозинофилов, повышения лимфоцитов в группа с комбинированным воздействием.

Группа 1. -- Интактный контроль

Группа 2. ~ НМЛ 5,0 мТл - Стандартный импульс. Время воздействия - 10 мин . олич ество процедур— 5 ,

Группа 3. - НМП 22 мТл - сигнал 2.5 Гц. Время воздействия --- 10 мин. Количество процедур - 5.

Группа 4. - НМЛ 22 мТл - сигнал 100 Гц. Время воздействия - 10 мин. Количество процедур - 5. Группа 5. - Ультразвук L3 МГц, 5 импульсов. Частота 1 кГц. Врем воздействия - 10 минут. Количество процедур - 5.

Группа 6. - Ультразвук 1 ,3 МГц, 5 импульсов. Частота 1 кГц. Время воздействия - 10 минут. Количество процедур - 5.

Группа 7. - НМП 22 мТл, 100 Гц (10 мин) + УЗ 50 Гц ( 10 мин)+ НМЛ

22 мТл, 100 Гц (4 дня по 10 мин)

Сравнительную о енк противоопухолевой эффективности комбинированной терапии по площади некрозов осуществляли в 1-7 группах спуст 24 ч после воздействия путем количественного расчета площадей некрозов, образовавшихся в опухолях при витальном окрашивании животньгх-опухоленосителей синькой Эванса. Для этого 0,6%~кый раствор синьки в физиологическом растворе вводили крысам внутривенно из расчета 1 мл на 100 г массы тела. Через 2 часа животных умерщвляли хлороформом, опухоль иссекали и фиксировали в 10%~ном формалине. После фиксации делали поперечные срез опухолевого узла по наибольшему диаметру и регистрировали фотокамерой, сопряженной с компьютером. Для оценки образовавшихся после комбинированной терапии площадей некрозов и оставшихся жизнеспособных зон опухоли был использован метод компьютерного сканирования цветовых оттенков гистотопографических срезов опухолей.

Таблица 1 - Сводные данные площадей некрозов

Во 2-й, 3-й. и 4-й группах определялись наиболее эффективные параметры импульсного магнитного поля,

В 5-й и 6~й группах определялись наиболее эффективные параметры импульсного у тразв ового воздействия.

В 7-й группе проводились исследования подавления опухоли при комбинированном воздействии.

Таким образом, была показана высокая эффективность комбинированного воздействия и его концентрация. Площади некрозов в срезах опухоли различной площади (от 1 ,8 до 5,8 см:' ^" } составляли в среднем

■

2,0 см ^" , что соответствовало примерно площади ультразвукового излучателя.

Эффективность комбинированного воздействия наблюдалась также и по поведению подопытных животных, которые не смотря на наличие опухоли проявляли заметную активность и имели хороший аппетит и даже прибавляли в весе.

В соответствии с заявляемой группой изобретений комбинированное направленное воздействие может также применяться и для терапевтического лечения локальных повреждений в тканях, таких, например, как переломы, ушибы, воспаления и другие.

I I