Винахід належить до медицини, зокрема до хірургії, і може бути використаний при коагуляції та руйнуванні доброякісних та злоякісних пухлин і метастазів. Найбільш поширеного застосування він матиме в онкології.
Термоструменевий пристрій для коагуляції та руйнування пухлин і метастазів струменем водяної пари містить робочий інструмент у вигляді голки медичного шприца, оснащений парогенератором, в якому розміщений нагрівальний елемент, аспіратор та джерело електроживлення.
Корпус парогенератора виконаний у вигляді прозорого циліндра з гумовим поршнем, герметично встановленим в корпусі парогенератора з можливістю переміщення за допомогою рукоятки. В нижній частині корпусу співвісно розташований штуцер для закріплення змінного робочого інструмента.
В порожнині корпусу розташована парозабірна трубка, нижній кінець якої герметично закріплений в нижній частині аспіратора, виконаного у вигляді прозорого стакана, і в штуцері, а верхній кінець розташований в паровому просторі парогенератора нижче пробки-фільтра, встановленої на торці аспіратора.
Корпус оснащений фіксатором поршня та має заправний отвір, в нижній частині корпусу встановлений низькоомний нагрівальний елемент, котрий центрований аспіратором. До кінців нагрівального елементу прикріплені мідні струмопідводи, які герметично затиснуті в гумовому поршні і проходять через нього назовні до низьковольтного джерела електроживлення.
Досягається зменшення ваги пристрою, підвищується свобода маніпулювання ним, створення умов для засмоктування конденсату з операційного поля безпосередньо до аспіраційного стакана з пробкою-фільтром, котра пропускає пару і водночас не пропускає рідину.
Аналіз сучасного стану лікування онкохворих
Сучасна світова медицина при лікуванні онкохворих використовує високочастотні, лазерні та плазмові пристрої. В основі їх роботи закладений принцип теплового впливу на клітини пухлин, які є більш чутливими до випромінювань порівняно з оточуючими їх клітинами здорової тканини.
При нагріванні пухлини до температури, вищої 52 °C, в клітинах тканини відбуваються некробіозні зміни і ракові клітини руйнуються швидше, ніж здорові. Здорові клітини, які є основою відродження, поступово заміщують змертвілі клітини, що призводить до виникнення рубця на місці пухлини.
Негативним наслідком операцій із застосуванням таких пристроїв, принцип дії яких заснований на використанні струму високої частоти, є те, що вони здатні нагрівати біотканини не тільки до їх змертвіння, а і до стану висихання, горіння з виділенням диму та утворенням каверн.
Щоб запобігти цим негативним наслідкам при руйнуванні пухлин високочастотні пристрої (зонди) вдосконалюють шляхом установлення на електродах сенсорних датчиків вимірювання температури тканини, що нагрівається. Наприклад, зонди "RITA-MEDIKAL" мають систему контролю температури з п'ятьма сенсорними датчиками, розміщеними на кінцях елементів антен зонду, яким здійснюють нагрівання пухлин на частоті 460 кГц.
Всі ці заходи здорожують вартість пристроїв, а інструменти стають більш травматичними при здійсненні руйнування пухлин. Крім того, на органах з високою щільністю кровоносних судин (селезінка, печінка, нирки) такі пристрої не забезпечують глибинного прогрівання пухлин та надійного гемостазу через контактно-поверхневе їх прогрівання.
Для оброблення більшої площі поверхні біотканини існують спеціальні пристрої, котрі функціонують за принципом безконтактної коагуляції, яку зазвичай називають "спрей-коагуляцією". Наприклад, коагуляція тканин так званим "холодноплазмовим" факелом із одночасним забезпеченням анестетичного ефекту здійснюється за допомогою інструменту, описаного в патенті РФ № 2100013С1 (МПК6 : А61В 18739, опубл.27.12.1997).
Відома також медична установка, в основу роботи якої закладений принцип безконтактного впливу на ранову поверхню імпульсного лазерного та магнітного випромінювання (патент РФ № 2302886, МПК9 40 : А61N 5/067, опубл. 20.07.2007 р.).
Вирішення задачи
В основу запропонованого винаходу поставлена задача створення конструктивно спрощеного, малогабаритного, низьковартісного та високоефективного в роботі термоструменевого пристрою для коагуляції та руйнування пухлин і метастазів шляхом удосконалення конструктивної побудови його основних робочих вузлів та вибору найбільш оптимального варіанту їх позиціонування, зокрема, шляхом виконання парогенератора у вигляді прозорого циліндра з гумовим поршнем, оснащенням пристрою аспіраційним стаканом з пробкою-фільтром і герметично закріпленою парозабірною трубкою та встановленням нагрівального елементу в термостійкому ізоляторі, центрованому аспіраційним стаканом, в результаті чого забезпечується можливість суміщення парогенератора та аспіратора в одному пристрої і тим самим суттєво полегшується вага пристрою і свобода маніпулювання ним, створюються умови для засмоктування конденсату з операційного поля безпосередньо до аспіраційного стакана з пробкою-фільтром, котра пропускає пару і водночас не пропускає рідину, і тим самим унеможливлюється потрапляння конденсату до робочої рідини.
Запропонований пристрій представлений на кресленнях, де зображено: на рис. 1 — зовнішній вигляд пристрою з подовжувачем; на рис. 2 — вигляд пристрою з розрізом; на рис. 3 — робочий інструмент пристрою із зігнутою медичною голкою; на рис. 4 — робочий інструмент з пучком медичних голок; на рис. 5 — вигляд зліва робочого інструменту; на рис. 6 — фрагмент пристрою з подовжувачем; на рис. 7 — фрагмент пристрою з катетером; на рис. 8 — вигляд зліва фрагмента пристрою з катетером.
До складу термоструменевого пристрою для коагуляції та руйнування пухлин і метастазів струменем пари (рис. 1, 2) входить парогенератор, який має корпус 1, виконаний у вигляді прозорого циліндра з гумовим поршнем 2, герметично встановленим в корпусі парогенератора з можливістю просування за допомогою рукоятки 3.
В нижній частині корпусу співвісно розташований штуцер 4 з різьбою для закріплення змінних робочих інструментів 5 (рис. 2-7). В порожнині корпуса встановлена парозабірна трубка 6, нижній кінець якої герметично закріплений в нижній частині аспіраційного стакана 7 і в штуцері 4, а верхній запаяний кінець з чотирма отворами 19 в стінці розташований в паровому просторі парогенератора нижче пробки-фільтра 17 аспіраційного стакана 7.
Корпус парогенератора 1 оснащений фіксатором поршня 8 та має заправний отвір 9. Нагрівальний елемент 10 виготовлений з ніхромового дроту, покритого шаром діелектрика, який у вигляді спіралі 11 встановлений в кільцевому пазу 12 термостійкого ізолятора 13, центрованого аспіраційним стаканом 7. Термостійкий ізолятор 13 має численні отвори. До кінців спіралі 11 прикріплені мідні струмопідводи 14, котрі герметично затиснуті в гумовому поршні 2 зі штоком 15 і проходять через нього назовні до низьковольтного джерела електроживлення 16. Встановлена на торці аспіраційного стакана 7 пробка-фільтр 17 пропускає пару та затримує робочу рідину як з боку конденсату, так і з боку робочої рідини. На рукоятці 3 розміщений світлодіод 18.
При виконанні лапароскопічних операцій на штуцері 4 закріплюють подовжувач, на кінці якого на другому штуцері 20, який еквівалентний штуцеру 4, закріплюють робочий інструмент 5 (рис. 6). Очевидно, що у цьому разі голка 5 робочого інструменту може бути спрямованою тільки у горизонтальному напрямку. При термоабляції пухлин та метастазів порожнистих органів (як-то сечовивідні канали, дихальні органи, пряма кишка, носова порожнина тощо) як робочого інструменту застосовують катетер, що має радіальні отвори 21 для проходження крізь них струменя пари (рис. 7, 8).
В основі роботи запропонованого пристрою лежить бактерицидний і коагуляційний ефект струменя водяної пари, нагрітої до температури, яка не перевищує температуру кипіння води. Така температура є достатньою для руйнування пухлин і метастазів та коагуляції, і в той же час є замалою для того, щоб викликати підгоряння тканини або ж утворення в ній каверни.
При нагріванні пухлини в ракових клітках відбуваються некробіозні зміни, які передують їх змертвінню. В мікросудинах кров і лімфа згущуються, білок коагулює, порушується обмін речовин, ядро клітини зморщується, змінюється в'язкість цитоплазми. При тривалому стані цих дистрофічних змін життя клітин пухлини закінчується.
Клітини здорової тканини, які лежать в основі відродження, поступово замінюють мертві клітини, об'єм некрозу поступово зменшується і на місці пухлини виникає рубець живої тканини, якщо вона не регенераційна. В шлунку, кишечнику і шкірі некрозні рани заживають фактично без рубців. Вологий некроз заживає значно швидше, ніж сухий чи горілий.
Робота пристрою починається з його заправки: за допомогою рукоятки З поршень 2 піднімають до рівня, при якому відкривається заправний отвір 9, який сполучений з паровим простором корпусу 1. Пристрій заправляють виключно дистильованою водою через заправний отвір 9 за допомогою медичного шприца з голкою (діаметром 0,8 мм, довжиною 25-30 мм). Далі опускають поршень до перекриття заправного отвору 9 і прикріплюють робочий інструмент до штуцера 4. Важливим моментом при цьому є те, що завдяки герметичному закріпленню парозабірної трубки 6 в аспіраційному стакані 7 з пробкою-фільтром 17 та в штуцері 4 пара потрапляє до робочого інструменту пристрою в чистому вигляді, без води.
Після заправки пристрій під'єднують до джерела електроживлення 16, вода в корпусі 1 парогенератора нагрівається до температури кипіння. По мірі кипіння тиск пари в паровому просторі зростає. Пара під тиском через пробку-фільтр 17 потрапляє в парозабірну трубку 6, а далі — в інструмент 5 пристрою, на виході якого формується струмінь пари, який вводиться в пухлину. З моменту введення інструмента в пухлину починається процес її руйнування. Він відбувається при нерухомому поршні 2.
Величина тиску в паровому просторі пристрою та швидкість витікання струменя пари визначаються внутрішньою площею перерізу інструмента та потужністю нагрівального елементу.
В корпусі 1 нижче фіксатора 8 розміщений пружинний механізм підтримки максимального робочого тиску в парогенераторі (на кресленні не показаний). Суть його роботи полягає в наступному: коли швидкість пароутворення більша швидкості витрат пари через інструмент (що визначається внутрішнім його станом, діаметром, довжиною, глибиною його занурення в пухлину, її щільністю тощо) тиск в парогегнераторі підвищується і поршень 2 зі штоком 15 підіймається вгору по відношенню до фіксатора 8 і корпуса парогенератора 1, пружинний механізм стискається.
Таку можливість надає щілина (на кресленнях не показана) в штоку 15 довжиною близько 1 см, через яку фіксатор 8 проходить наскрізь корпусу. Ця щілина дозволяє поршню переміщуватись до відкриття-закриття заправного отвору 9. При наближенні нижньої частини поршня до заправного отвору 9 герметичність між ними порушується і надлишок пари починає скидатись через отвір 9 в атмосферу.
Пружинний механізм і тиск в парогенераторі утримує поршень 2 на даному рівні, допоки не збільшиться витрата пари через інструмент (розм'якшення пухлини, зменшення глибини занурення інструменту, покращення його внутрішнього стану тощо). В цьому разі поршень 2 і заправний отвір 9 виконують функцію скидального клапана, підтримуючого тиск в парогенераторі на максимальному рівні, на який налаштований механізм підтримки тиску пари. Він же є і максимально робочим, якщо пара надходить до об'єкту обробки.
У випадку, коли внутрішній канал інструменту забився, вся пара при цьому тиску скидається в атмосферу. Робочий тиск змінюється в широкому діапазоні, від десяти міліметрів ртутного стовпчика до 150-250 мм рт. ст., котрий визначається балансом швидкостей утворення пари і її витратою через інструмент.
Тиск пари можна знизити шляхом зменшення вихідної напруги джерела електроживлення 16, при цьому механізм підтримки тиску переміщує поршень вниз і перекриває заправний отвір 9, а при відключенні пристрою від електромережі тиск в парогенераторі зменшується до атмосферного і нижче та набуває від'ємного значення відносно атмосферного.
Поршень 2 під дією атмосферного тиску і пружинного механізму опускається донизу і займає первинне початкове положення. В цей же момент починається мимовільне відсмоктування конденсату із зони термообробки через робочий інструмент 5, парозабірну трубку 6 і через бокові отвори 19 до аспіраційного стакана 7. Пробка-фільтр 17 виключає можливість попадання конденсату до робочої рідини. Процеси термоабляції та аспірації можна повторювати багаторазово до заповнення аспіраційного стакана 7 конденсатом.
Видалення конденсату з аспіраційного стакана здійснюється за допомогою шприца, герметично з'єднаного зі штуцером пристрою, разом із робочою рідиною або окремо. Для цього в першому випадку достатньо перевернути пристрій донизу поршнем і шприцом відсмоктати суміш рідин. В другому випадку спочатку відсмоктують шприцом з голкою робочу рідину через заправний отвір з горизонтального положення пристрою, а після цього відсмоктують сам конденсат (як у першому випадку) при прикритому стані заправного отвору.
Запропонований пристрій для коагуляції та руйнування пухлин і метастазів живих тканин струменем водяної пари має максимально спрощену конструктивну побудову, низьку вартість, а отже є доступним для будь-якої медичної установи. Він є зручним у маніпулюванні, компактним, має невеликі габарити та вагу. Його можна легко переносити не тільки у межах одного медичного закладу з однієї операційної до іншої, а і до іншого медичного закладу.
Відповідно, лікування онкохворих за допомогою цього пристрою є найбільш ефективним, безкровним коагуляція струменем пари випереджує травмування судин голкою) і не викликає побічних ефектів, а головне — не шкідливе для пацієнта, адже пристрій виключає всі шкідливі фактори для організму людини: іонізуюче, радіочастотне, гама-квантове випромінювання та канцерогенні препарати, котрі здатні змінювати генетичний код клітини і перетворювати здорові клітини на пухлинні.
Запатентований пристрій повністю відповідає всім функціональним призначенням, описаним в прототипі, і в той же час він є мобільним, здатен пролікувати більше онкохворих, ніж стаціонарний. Відповідно вартість проведення операцій із його застосуванням стає набагато нижчою, ніж вартість операцій, що проводяться із використанням відомого інструменту.
Цей пристрій разом з комплектом інструментів може бути використаний при проведенні широкого спектра операцій у чотири способи: відкритий через шкіру (інструмент — пучок голок) — при термоабляції, наприклад, меланоми шкіри та раку молочної залози (інструмент — пряма голка) багаторазовими уколами; відкритий під час порожнинних операцій (інструмент — довга пряма чи зігнута голка разом з подовжувачем); лапароскопічний доступ через порт (діаметром 11 мм) з подовжувачем / Ø (10,0 × 300,0) мм з 25 прямими голками різної довжини; через природні отвори (інструмент — катетер) при термоабляції пухлин та метастазів в порожнистих органах, наприклад, аденома (доброякісна пухлина) передміхурової залози. Лікування здійснюється із загальною чи локальною анестезією під контролем УЗД, ТК або МРТ та під мануальним і візуальним контролем.