Настоящее изобретение относится к изобретенному устройству для гипертермии, содержащему гибкие аппликаторы для передачи энергии электрического поля с емкостной связью или для простого нагревания протеканием тока через средство, сформированное из гибкого материала с покрытием из проводящего металла. Усовершенствованное средство передачи энергии является гибким, пористым, легким и удобным для обращения терапевтическим электродом.
Уровень техники изобретения
Нагревание широко применяют во многих областях медицины, а также используют для косметических процедур. Например, устройства для радиочастотной/микроволновой гипертермии можно применять для ускорения поглощения энергии в ткани, чтобы вызывать поражение нежелательных структур и/или повышать температуру намеченной зоны выше нормальной температуры тела. Одним из применений устройств для гипертермии является терапия рака. В случае терапии рака, опухолевые клетки являются более чувствительными к стрессам, например, терапии нагреванием и/или электромагнитными полями и химическими средствами, чем окружающие нормальные тканевые клетки. Поэтому, задача заключается в накачке в опухолевую ткань энергии, которой достаточно для необратимого поражения опухолевых клеток, но которая может быть переносимой нормальными тканевыми клетками. Другим применением устройств для гипертермии является повышение температуры и усиление кровообращения для косметической терапии (сжигания жира, коррекции нарушений липидного обмена, коррекции формы и т.п.), дерматологической терапии и обезболивания.
Традиционные неинвазивные устройства для гипертермии электрическим полем, обычно, используют, в качестве средства передачи энергии, два электрода с болюсами, размещаемых на противоположных сторонах намеченной ткани, подлежащей нагреванию. Другие решения неинвазивной гипертермии используют излучающие антенны или набор фазированных антенных решеток для накачки необходимой энергии в требуемую зону, а также охлаждение прилегающей поверхности приложением водяных болюсов. Другим решением может быть непосредственный нагрев аппликатора для достижения искомой температуры непосредственно на поверхности кожи. Упомянутые конфигурации оптимизированы для доставки энергии в небольшую намеченную зону и не пригодны для терапии большой намеченной зоны.
Например, в документе WO 2004/107816 А предлагается устройство из гибкого и «воздухопроницаемого» электрического нагревателя, который нагревается независимо и нагревает находящуюся под ним кожу посредством рассеяния тепла. Устройство пригодно также для доставки на кожу лекарств, выделяющихся при нагревании.
В патенте США 4164226 описаны, в основном, ионтофоретические воздействия однонаправленным (постоянным) током. Патент США 4164226 не содержит описания какой-либо емкостной связи на непрерывном переменном токе высокой частоты (AC/RF), когда нагрузкой является импеданс подвергаемой терапии части тела.
В документе WO 99/52424 А описан типичный внутрипросветный аппликатор, который не пригоден для терапии внешней поверхности. Аппликатор работает на основе постоянного или импульсного постоянного тока, вызывающего ионтофорез или электропорацию.
Документ WO 00/47274 А относится к устройству для применения ионтофореза или электропорации. Аппликатор является гибким, и изобретение состоит в его топологическом решении. Тип терапии, выполняемой аппликатором в соответствии с WO 00/47274 А, сопряжен с непосредственным контактом с высоким напряжением и слабым током (микроамперы), а аппликатор в соответствии с настоящим изобретением предназначен для радиочастотной (РЧ) проводимости при напряжении 100 В и сильном токе (Амперы).
В патенте США 5486182 предлагается устройство для внутрипросветной и/или внутриполостной электрокаутеризации (абляционного электроприжигания). Данное устройство и способ, выполняемый с помощью данного устройства, предназначены непосредственно для внутреннего применения (подобно WO 99/52424 А) и каутеризации, выполняемой внутренней механической гильзой для удаления полипа.
Ни одна из известных публикаций не содержит описания аппликатора для РЧ проводимости при напряжении 100 В и сильном токе (следует уточнить), для теплообразования внутри тела, когда поглощение энергии вызывается РЧ током, который протекает через тело и обеспечивает глубокий прогрев in-situ. Устройство в соответствии с настоящим изобретением прикладывает непрерывное переменное (АС) или РЧ, слабое электрическое поле с сильным током для глубокого прогревания ткани, которое не описано в вышеупомянутых документах по известному уровню техники.
Сущность изобретения
Геометрия электрода и конфигурация устройства в соответствии с настоящим изобретением оптимизированы для обеспечения оптимальных температуры, скорости удельного поглощения (SAR) и распределения напряженности электрического поля при данном применении. Одним из наиболее важных практических параметров электрода является гибкость электрода и способность электрода соответствовать форме площади наложения. Из-за водяного болюса и относительно сложной механической конструкции, электроды существующего набора не прилегают ко всем формам, заявляемым в практических случаях, существующее число форм электродов несколько ограничено по сравнению с индивидуальными требованиями. Важным условием является также охлаждение электрода/аппликатора для предотвращения ожога зоны наложения и для обеспечения комфорта пациента во время лечебной процедуры. В области гипертермии предложены разнообразные технические решения, однако, пористый электрод/аппликатор с высокой гибкостью отсутствовал.
В настоящей заявке сообщается о разработке гибкого средства передачи электромагнитной энергии, предпочтительно, средства передачи энергии электрического поля с емкостной связью и способов применения данного средства. Упомянутая задача решается созданием гибкой, пористой, облегченной и удобной в обращении системы электродов для емкостного нагрева, которую можно сконструировать с возможностью наложения на большую поверхностную зону. Проводящий электродный материал является гибким материалом с проводящим металлическим покрытием, который может легко прилегать к контурам любой зоны наложения, и который допускает передачу тепла и текучих сред сквозь материал. Изобретенное устройство для гипертермии, содержащее гибкое средство передачи электромагнитной энергии или гибкое средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью, можно применять для лечебных и косметических процедур, а также для сварки, пайки и склеивания и для поддерживания любых жидкостей или текучих сред, например, диэлектрических материалов в нагретом состоянии. С использованием средства передачи электромагнитной энергии можно обеспечивать температуры до 50°C.
Известные варианты осуществления, в основном, осуществляют глубокое нагревание и доставляют энергию токами высокой частоты. Большинство документальных источников по известному уровню техники сообщают о применении постоянного тока с воздействием и терапевтической аппаратурой, заметно отличающимися от таковых в случае РЧ аппликатора, т.е. средства передачи электромагнитной энергии, предложенного в настоящей заявке. Почти все из известных способов оказывают лечебное воздействие в самой поверхностной зоне, удерживают энергию в области кожи (или внутренней области поверхности) и ограничивают свое действие поверхностной терапией. Кроме того, многие из известных вариантов осуществления предназначены для электропорации, импульсной высоковольтной терапии, чтобы вызывать пузыреног клеточных мембран, регулировать их проницаемость или разрушать их, а также, чтобы поддерживать ионтофоретическую доставку лекарств с помощью средства принудительного полного сквозного переноса. Однако, в литературных источниках по известному уровню техники нет сведений об использовании емкостной связи и емкостно-связанных электродов по типу емкости в радиочастотной цепи. Средство передачи электромагнитной энергии устройства для гипертермии в соответствии с настоящим изобретением прикладывает слабое электрическое поле с сильным током (смотри определение «сильный») от источника непрерывного переменного тока или РЧ. Почти все из документальных источников по известному уровню техники сообщают о приложении сильных электрических полей со слабым током от источника импульсного постоянного тока.
Термин «средство передачи электромагнитной энергии» в контексте настоящей заявки относится, предпочтительно, к средству передачи энергии с емкостной связью и/или лучеиспускающей связью, и/или гальванической связью.
Термин «средство» в контексте настоящей заявки относится к аппликатору для гипертермии, аппликатору для приложения магнитных и/или электрических полей, электроду, металлической сетке или металлической сети, или к гибким текстильным или текстилеподобным структурам, содержащим по меньшей мере одно металлическое покрытие, чтобы упомянутую текстильную или текстилеподобную структуру можно было использовать в качестве аппликатора или электрода.
В литературе по известному уровню техники не сообщается о средстве передачи энергии электрического поля с емкостной связью, которое является гибким, пористым, облегченным, удобным в обращении и допускающим наложение на большие зоны.
Гибкие, пористые, свободно деформирующиеся аппликаторы не применялись также в других решениях, касающихся гипертермии. В патенте США 6330479 описан гибкий излучающий микроволновый аппликатор, содержащий гибкую камеру, содержащую диэлектрическую текучую среду на поверхности аппликатора, обращенной к зоне терапии, и антенную решетку на противоположной поверхности. Следовательно, хотя гибкие средства передачи энергии применялись в известном уровне техники, средство передачи энергии, имеющее структуру и обладающее преимуществами в соответствии с настоящим изобретением, не предлагалось в известном уровне техники.
В патенте США 6330479 описано микроволновое устройство-покров для нагревания и/или контроля ткани, содержащее средство передачи электромагнитной энергии для направления энергии к намеченной ткани.
Однако существуют принципиальные различия между вариантом осуществления в соответствии с патентов США 6330479 и настоящим изобретением. В патенте США 6330479 предлагается микрополосковое антенное устройство, а в настоящем изобретении применяется емкостная связь. Патент США 6330479 является решением, использующим микроволновое излучение, что означает отсутствие протекания какого-либо тока через пациента и применение только поглощения. Следовательно, пациент не является частью конфигурации в целом, и пациент только пассивно поглощает излучение. В настоящем изобретении через пациента протекает ток, поглощается энергия активной составляющей тока (не излучения), и поэтому пациент включен в электронные цепи, т.е. является частью конфигурации в целом, а не только пассивно поглощающей средой.
Так как в патенте США 6330479 предложено микроволновое антенное устройство, то потребность в противоэлектроде отсутствует, а настоящее изобретение предлагает конденсаторную конфигурацию, содержащую РЧ электрод и противоэлектрод. Электрод в патенте США 6330479 не является конденсаторным электродом, и электрод не является эквипотенциальным, как в настоящем изобретении. Микрополосковая антенна, описанная, например, в патенте США 6330479, конструктивно выполнена для излучения, и ее главное назначение состоит в генерации определенной смеси электрических и магнитных полей (согласно уравнениям Максвелла, упомянутая антенна излучает поток энергии 
Вышеописанные технические отличия варианта осуществления настоящего изобретения от варианта осуществления в соответствии с патентом США 6330479 дают следующие результаты, которые тесно связаны с обоими вариантами осуществления.
Антенное устройство в соответствии с патентом США 6330479 состоит из мозаики антенн, которые требуют обязательной точно рассчитанной подгонки импедансов для всех антенн. Данное требование делает конфигурацию в соответствии с патентом США 6330479 более сложной, чем конфигурация в соответствии с настоящим изобретением, которая не нуждается ни в какой подгонке импедансов.
Кроме того, как показано на фигурах 1В, 8, 9, 10 и 11 патента США 6330479, чтобы подсоединить все одиночные антенны антенного устройства, требуется большой пучок кабелей, что повышает затраты на изготовление данного устройства, снижает комфорт пациента при ношении упомянутого устройства, и повышает степень подверженности повреждениям и отказам. Напротив, конфигурация в соответствии с настоящим изобретением нуждается только в одном кабеле для подсоединения РЧ электрода и противоэлектрода к радиочастотному источнику (РЧ источнику).
Другими словами, при вычислении емкости в настоящем изобретении используют номинальный импеданс 50 Ом для ситуации в целом (т.е. для согласования импеданса), а в патенте США 6330479 данное согласование требуется выполнять в каждой одиночной мозаичной части, т.е. в каждой одиночной антенне мозаичного антенного устройства, с должным вниманием к перекрестным связям и помехам между одиночными антеннами, чтобы обеспечить хорошо настроенную и подходящую терапию пациента. Данные осложнения, которые действительно создают трудности для работы и для настройки или компенсации, полностью исключены в конфигурации в соответствии с настоящим изобретением, так как настоящее изобретение не использует множества одиночных антенн в некоторой конфигурации. Настоящее изобретение использует эквипотенциальные РЧ электрод и противоэлектрод, без необходимости какого-либо согласования импеданса и без какого-либо возникновения перекрестных связей и помех.
Излучающая конфигурация по типу конфигурации в соответствии с патентом США 6330479 не способна фокусировать с помощью единственного источника, т.е. с помощью единственной антенны. Для фокусировки на мишень, необходимо осуществлять излучение под разными углами с разными энергиями. В решении, предложенном настоящим изобретением, РЧ ток протекает по самой легкой траектории, которая возможна для него. Самая легкая траектория проходит через объемы с низким импедансом, которые, при этом, автоматически выбираются как злокачественные объемы с интенсивным обменом веществ. Следовательно, фокусировка выделяемого тепла на пораженной ткани и одновременное снижение риска ожогов здоровой ткани значительно облегчаются и обеспечиваются с большей точностью при использовании конфигурации в соответствии с настоящим изобретением, чем при использовании конфигурации в соответствии с патентом США 6330479. Кроме того, варианты осуществления патента США 6330479 могут давать пациенту преимущество более комфортного ношения, по сравнению с вариантами осуществления с обычными тяжелыми и плоскими электродами с болюсами. Однако, по сравнению со средством передачи энергии устройства для гипертермии в соответствии с настоящим изобретением, микроволновые аппликаторы в соответствии с патентом США 6330479 являются утяжеленными из-за их системы водяного охлаждения, которая является частью аппликатора, более сложными для надевания из-за большого числа кабелей и должны очень точно прилегать к подлежащей терапии части тела, для чего требуется полный набор аппликаторов разных размеров и форм для разных частей тела, например, головы, ноги, руки, груди, живота и т.п.
Микрополоски вариантов осуществления в соответствии с патентом США 6330479 соединены коаксиальными кабелями (в аппликатор встроены как линия заземления или обратная линия, так и активная (называемая также линией под напряжением)). В решении в соответствии с настоящим изобретением электрод заземления и линия под напряжением соединены с разными аппликаторами (в симметричном случае, два фактически противоположно «заряженных» электрода составляют емкость, в асимметричном случае, один из упомянутых электродов заземлен (противоэлектрод)). Дополнительную асимметрию можно также внести посредством внесения различий между размерами емкостных электродов. Каждый из аппликаторов является эквипотенциальным по всей его поверхности.
Термин «электрод» в контексте настоящей заявки относится к одному из по меньшей мере двух электродов конденсатора или емкости, или к одному электроду, который может нагреваться протеканием тока подобно электроплитке. Упомянутые электроды называют РЧ электродами, емкостными электродами, противоэлектродами или просто электродами. Конденсаторная конфигурация, показанная на фиг.1, может быть геометрически симметричной, если два электрода имеют одинаковый размер, или геометрически асимметричной, если два электрода не имеют одинаковых размеров. Кроме того, электроды могут быть также электрически симметричными, если они попеременно противоположно заряжаются с подаваемой частотой, или электроды могут быть электрически несимметричными, если один электрод заземлен, а другой изменяет свою полярность с подаваемой частотой.
Главное преимущество устройства для гипертермии в соответствии с настоящим изобретением, содержащего средство передачи энергии, состоит в том, что совершенно не требуется сложной системы охлаждения и сложной процедуры охлаждения, и измерения и регулировки охлаждения. РЧ электрод, а также противоэлектрод являются, каждый, одним одиночным большеразмерным электродом с одинаковым напряжением по электроду и с единственным кабелем, применяемым только для электрического соединения с РЧ источником. Устройство, которое легко повторяет контуры тела, без необходимости, чтобы РЧ электрод или противоэлектрод, сам по себе, имел точную форму соответствующего контура тела, является действительно облегченным и комфортным при ношении.
В конфигурации в соответствии с настоящим изобретением противоэлектрод расположен противоположно РЧ электроду, и пациент или часть тела пациента, которые нуждаются в терапии, располагают между РЧ электродом и противоэлектродом таким образом, что ток протекает через пораженную ткань, например, раковую или злокачественную ткань.
Таким образом, аппликаторы для передачи энергии электрического поля с емкостной связью в соответствии с настоящим изобретением составляют замкнутую цепь, содержащую РЧ источник, РЧ электрод и противоэлектрод, присоединенные, каждый, единственным кабелем к РЧ источнику. РЧ электрод и противоэлектрод формируют конденсатор, при этом, пациент между двумя электродами составляет часть цепи в виде диэлектрика.
Микроволновые антенны аппликатора в соответствии с патентом США US 6330479 должны быть изолированы по проводимости на постоянном токе от кожи и нуждаются в циркуляции воды для удовлетворительной передачи (смотри фиг.5 в патенте США 6330479, в частности, части «circulating water port» («патрубок для циркуляционной воды»), «water bolus outlet» («выпускное отверстие водного болюса»), «water bolus inlet» («впускное отверстие водного болюса»), «thermal mapping channels» («каналы распределения тепловых режимов»), «5 mm thick circulated water bolus» («болюс толщиной 5 мм для циркуляционной воды»), «5 mm water bolus» («5-мм водный болюс»), и фиг.7, в частности, части «8 thermal mapping sensors» («8 датчиков распределения тепловых режимов»), «water coolant» («водная охлаждающая среда»), «temperature controlled water bath» («водяной термостат»), «thermal mapping system» («система распределения тепловых режимов») и т.п.).
Два заметных преимущества аппликаторов, используемых в настоящем изобретении, состоят в полном отсутствии каких-либо изоляторов, так что прикладываемое напряжение может оставаться низким и абсолютно безвредным для пациента, и в том, что, при этом, не требуется никакая система охлаждения, и, по-прежнему, можно выполнять безопасное нагревание пораженной ткани без потребности в какой-либо системе охлаждения.
Как упоминалось выше, антенное устройство в соответствии с патентом США 6330479 следует правильно подгонять для реального применения, чтобы точно нагревать пораженную ткань, исключать ожоги кожи или непораженной ткани и правильно применять систему охлаждения упомянутого устройства, что создает осложнения при изготовлении аппликатора из-за необходимости изготовления аппликатора с несколькими разными формами и размерами и очень сильно повышает стоимость изготовления.
По сравнению с вышеизложенным, изготовление аппликатора, пригодного для настоящего изобретения, легко и просто, так как РЧ электрод и противоэлектрод состоят, каждый, из цельной детали из однородного гибкого материала, который применяется в качестве простой конденсаторной пластины, а не подобно антенне.
Изготовление электрода выполняют в ходе простого процесса нанесения непрерывного покрытия на данный гибкий материал по большой площади (например, составляющей 100 м2 в рулоне). Материалы с покрытием требуется всего лишь подгонять к фактической форме тела, как при обертывании. Напротив, антенное устройство в соответствии с патентом США 6330479 характеризуется сложностью изготовления из-за специализированной мозаичной формы и еще более специализированной (и электронно согласованной) полосковой геометрии (смотри фиг.1А в патенте США 6330479), которая осложняет изготовление.
Данные заметные отличия и значительные преимущества варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с вариантом осуществления в соответствии с патентом США 6330479 показывают, что вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением является не только альтернативным аппликатором, предназначенным для применения при симптомах, описанных в патенте США 6330479, но является также технически новым вариантом осуществления, исключающим неочевидным образом некоторые недостатки варианта осуществления в соответствии с патентом США 6330479.
Целью настоящего изобретения является создание устройства для гипертермии, содержащего средство передачи энергии для сфокусированной передачи тепла через неровную, фрактальную и/или перколяционную поверхность в намеченную ткань, с исключением ожогов здоровой ткани и повышением комфорта ношения средства пациентом во время терапии.
Цель настоящего изобретения достигается с использованием признаков независимого пункта формулы изобретения, раскрывающего устройство для гипертермии, содержащее средство передачи электромагнитной энергии (например, емкостное, излучающее или проводящее), сформированное из гибкого материала с проводящим металлическим покрытием, которое является гибким, облегченным, пористым и удобным для обращения. Дополнительные полезные признаки, аспекты и детали изобретения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и примеров, приведенных в настоящей заявке.
Описание изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству для гипертермии, содержащему средство передачи электромагнитной энергии для направления энергии к мишени, причем это средство передачи электромагнитной энергии содержит по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки, при этом слой упомянутого по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала нанесен на поверхность гибкого носителя, и при этом гибкий носитель с покрытием является пористым и допускает перемещение воды и испарины сквозь гибкий носитель с покрытием, или при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал составляет гибкий носитель в виде металлической сетки, и при этом гибкий носитель является пористым и допускает перемещение воды и испарины сквозь гибкий носитель, при этом по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия на упомянутом гибком носителе или металлической сетки не изолирован от кожи, при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки расположен противоположно по меньшей мере одному противоэлектроду или одному противоположно заряженному емкостному электроду, или при этом гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка состоит из нескольких положительных и отрицательных секций или нескольких положительных и отрицательных электродов, которые расположены в виде массива чередующихся положительных и отрицательных секций или массива положительных и отрицательных электродов, и при этом средство передачи электромагнитной энергии подсоединено к радиочастотному источнику, обеспечивающему радиочастоты в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц. Таким образом, гибкий носитель с покрытием является электродом средства передачи электромагнитной энергии, и электрод в сборе является пористым, гибким и допускает перемещение воды сквозь упомянутый электрод.
Вместо гибкого носителя с покрытием или гибкого материала с покрытием можно применить проводящую металлическую сетку или проводящую металлическую сеть, изготовленную из по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала. Данные металлические сетки или металлические сети, предпочтительно, не содержат никакого каркаса, например, полимерной сетчатой структуры. Металлическая сетка или сеть, предпочтительно, является тканой структурой из металлических волокон, обладающей свойствами, очень похожими на свойства такого гибкого материала с покрытием, как текстиль с покрытием. Проводящая металлическая сетка или сеть является гибкой, допускает прохождение сквозь нее воды и других текучих сред, а также газов, может складываться без отрицательных последствий для проводимости и может покрывать неровные, фрактальные и/или перколяционные поверхности. Следовательно, все виды металлических сеток или сетей, обладающих вышеупомянутыми свойствами материалов с проводящим покрытием, например, текстильные материалы с проводящим покрытием, пригодны для применения в изобретенном устройстве для гипертермии, содержащем средство передачи электромагнитной энергии.
Таким образом, средство передачи электромагнитной энергии, которая является, в основном, теплом, содержит носитель или опору, или материал, который покрыт по меньшей мере одним проводящим металлическим электродным материалом или слоем проводящего металлического электродного материала. Данное средство или данный электрод данного средства подходит для нагревания мишени, например, жидкости или ткани тела млекопитающего, культурального планшета, диэлектрической текучей среды или пробы ткани или биоптата, до 50°C и, обычно, до 45°C-48°C.
Носитель или опора, или материал и, особенно, твердый носитель или твердая опора, или твердый материал выполнен(а) из пластика, полимеров или природных веществ, например, биополимеров, снабжен покрытием из проводящего материала, например, проводящего металла или металлического сплава. Кроме того, упомянутый носитель с покрытием или опора с покрытием, или материал с покрытием является пористым(той) и допускает протекание жидкости сквозь упомянутый(тую) носитель или опору, или материал. Кроме того, носитель с покрытием или опора с покрытием, или материал с покрытием является гибким(кой), т.е. не имеет определенной или предварительно заданной формы и может повторять неравномерные изгибы тела человека или животного, или любого углубления, содержащего жидкости, текучие среды, газ или твердые вещества, которые должны быть нагреты.
Термин «пористый» в контексте настоящей заявки означает возможность того, что носитель с покрытием или опора с покрытием, или материал с покрытием допускает прохождение воды и любого газа сквозь упомянутый носитель с покрытием или опору с покрытием, или материал с покрытием. Размер пор может достигать 0,1 мм или даже больше. Следовательно, средство передачи энергии содержит один или два электрода, которые являются гибкими, электропроводящими и проницаемыми или пропускающими водные растворы, воду и газы.
Средство передачи энергии содержит гибкий пористый материал, носитель или опору с покрытием из проводящего металла, так что средство передачи энергии действует подобно излучающей антенне или может нагреваться отдельно током, протекающим через него. Средство передачи энергии можно применять для процедуры микроволнового облучения, а также можно применять в конфигурации с фазированными решетками.
В качестве гибкого материала или гибкого носителя, или гибкой опоры, пригоден пористый текстильный материал, однако, в настоящем изобретении можно использовать также любой пористый материал, обладающий гибкостью, подобной гибкости тканого или нетканого текстильного материала. Таким образом, любой вид текстиля, тканого текстильного материала, нетканого текстильного материала и даже нетекстильного материала пригоден в качестве гибкого пористого материала. Упомянутый гибкий пористый материал можно также назвать гибкой пористой твердой опорой или гибким пористым твердым носителем. Упомянутые материалы, носитель или опоры не ограничены конкретной формой и имеют плотность и/или строение текстильного изделия или изделия из ткани или полотна. Следовательно, все известные природные и искусственные материалы, например, полиамид (нейлон®), поли-ε-капролактон, поли-пара-диоксаноны, полиангидриды, полигидроксиметакрилаты, фибрин, сополимер простых и сложных эфиров, PEG (полиэтиленгликоль), поли(бутилентерефталаты), поликарбонаты, поли(N-винил)-пирролидон, поливиниловые спирты, полиамидоэфиры, полиэтиленоксид, полипропиленоксид, полиуретаны, фибриноген, крахмал, коллаген, зеин, казеин, β-циклодекстрины, полиакрилаты, полиакриламид, полиимиды, полиэтилен, полипропилен, политетрафторэтилен, фторсиликоны, вискоза, полисульфоны, силиконы, полисилоксаны, поливинилгалогениды и сополимеры или смеси упомянутых веществ.
Предпочтительными являются материалы, носитель или опоры, например, упомянутые выше, которые обеспечивают прочную адгезию для металлического покрытия. Предпочтительными являются также материалы, носитель или опоры, которые изготовлены или которые состоят из множества элементарных волокон, подобно тканому текстильному материалу, при этом, один набор элементарных волокон продолжается по всей длине текстильного материала, более или менее, по существу, параллельно, а другой набор волокон расположен, по существу, параллельно и по диагонали относительно первого набора волокон. Предпочтительны такие волокна, которые имеют длину, которая аналогична длине текстильного материала, содержащего упомянутые волокна.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения покрытие на элементарные волокна материала, носителя или опоры наносят подобно трубке, что означает, что не только часть поверхности волокна содержит покрытие, а покрытие нанесено по всему периметру волокна.
Кроме того, предпочтительно, чтобы такие материал, носитель или опора были перколяционным(ной) и/или фрактальным(ной) или имели перколяционную и/или фрактальную структуру, без каких-либо разрывов между входными и выходными кабелями средства передачи электромагнитной энергии. Другими словами, металлические сетки или содержащие покрытие носители являются настолько гибкими, что они могут покрывать неровные, фрактальные или перколяционные поверхности, или они могут повторять структуру неровных, фрактальных или перколяционных поверхностей.
Проводящее металлическое покрытие является многослойным покрытием. В предпочтительном варианте, один из слоев является серебряным, который обладает сильным антибактериальным действием и обеспечивает высокую радиочастотную (РЧ) проводимость. Серебро оказывает также дезодорирующее действие вместе с умеренным антиперспирационным действием. Данные свойства делают серебро предпочтительным для применений в косметике, медицине и общей охране здоровья.
Однако, возможно также использование других проводящих металлических покрытий. Полученный гибкий материал с покрытием из проводящего металла является, по-прежнему, достаточно пористым, чтобы допускать передачу тепла и текучих сред, особенно, водных растворов, воды и пота или испарины. В предпочтительном варианте, применяют осаждение методом химического (автокаталитического) восстановления проводящего металлического покрытия, которое является одним из наиболее часто применяемых способов с целью изготовления коррозионно- и износостойких покрытий.
Текстильный материал можно снабдить покрытием из дополнительного пластикового слоя для гальванической изоляции. Данный слой, предпочтительно, должен быть не непрерывным слоем, а слоем только на волокнах, чтобы сохранить пористую структуру доступной и открытой. Если устройство снабжено двойной изоляцией, то можно использовать непосредственный металлический контакт. Многослойная структура покрывает волокна коаксиально и совершенно непрерывно. Если технология изготовления металлического слоя является осаждением методом химического восстановления при окунании, то пересечения отдельных волокон также можно снабдить совершенно сплошным покрытием по отдельным волокнам, если же технология является гальванической, то пересечения можно снабдить покрытием только в виде скрещивания, без сохранения коаксиальной структуры на отдельных волокнах. Однако, пластиковое покрытие надлежит наносить окунанием в раствор с таким поверхностным натяжением, которое не допускает изоляции волокон с металлическим покрытием в местах их пересечения, создает покрытие только на внешней поверхности, однако, покрытие не заполняет пор, и поэтому материал остается пористым.
Теоретически, в качестве средства передачи энергии требуются терапевтические электроды или аппликаторы, которые пригодны для наложения на все части тела человека. По данной причине существует потребность в гибком электроде/аппликаторе, который может прилегать к контурам тела. Гибкий носитель с покрытием или гибкая металлическая сетка действует как электрод для лечебной процедуры по большой и/или неровной, фрактальной и/или перколяционной поверхности, при этом, упомянутые носители или металлические сетки можно легко фиксировать на упомянутой поверхности повязкой, грузами, пружинами, резинками или, предпочтительнее всего, магнитной фиксацией с использованием небольших магнитов, магнитных зажимов или подобными средствами.
Описанное здесь гибкое средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью в состоянии выполнить упомянутое требование, т.е. быть проводящим, гибким, складным, пористым, и в состоянии ровно покрывать неровные, фрактальные и/или перколяционные поверхности, как одежда, со следованием по контуру поверхности. Средство передачи энергии сформировано из гибкого материала или металлической сети с покрытием из проводящего металла, который(ую) можно складывать или свободно собирать в форме ровного цилиндра. Таким образом, средство передачи энергии может подходить по форме к плавным и резким изгибам. Например, в случае резких изгибов, средство может удобно прилегать к форме конечности, при обертывании вокруг конечности, или может прилегать к форме черепа. В альтернативном варианте, в случае плавных изгибов, средство может подходить по форме к торсу.
Кроме того, средство передачи энергии с электромагнитной связью имеет малый вес и, поэтому, может быть выполнено с возможностью покрытия большой площади, например, торса, без причинения пациенту дискомфорта вследствие чрезмерно большого веса средства передачи энергии. Данная возможность допускает терапию больших зон за один лечебный сеанс. Кроме того, гибкость средства передачи энергии допускает плотный контакт между средством передачи энергии и большой площадью наложения, например, торсом.
Кроме того, средство передачи энергии с электромагнитной связью является пористым. Данное свойство допускает естественное охлаждение зоны терапии благодаря теплообмену сквозь средство передачи энергии посредством конвекции. Кроме того, для охлаждения зоны наложения с целью предотвращения ожогов и обеспечения ощущения комфорта для пациента, можно применить простую внешнюю систему воздушного охлаждения, например, направленный поток воздуха от вентилятора. В результате, нет никакой необходимости в сложной системе охлаждения текучей средой, как в случае с обычными электродами с болюсами. Благодаря этому, возможна простая и облегченная конструкция с низкими затратами на техническое обслуживание.
Пористость средства передачи энергии допускает также обмен текучих сред сквозь средство передачи энергии. Следовательно, испарина может естественным путем испаряться сквозь пористое средство передачи энергии, что повышает уровень комфорта пациента. И, наоборот, пористость средства передачи энергии допускает применение методов терапии жидкостями.
Благодаря простой конструкции гибкого средства передачи энергии его можно предусмотреть в виде электрода одноразового использования или можно выполнять в соответствии с техническими требованиями для отдельного пациента.
Дополнительное преимущество гибкого средства передачи энергии состоит в том, что отсутствует потребность в громоздком, жестком рамном, сложном для применения электроде/аппликаторе с болюсами. Кроме того, гибкое средство передачи энергии применяется вместо традиционного электрода/аппликатора с болюсами вместе с обычными устройствами для гипертермии.
Однако, гибкое средство передачи энергии можно также использовать как съемную «накладку», прикрепляемую к участку контакта с пациентом на традиционных аппликаторах для гипертермии.
Гибкое средство передачи энергии совсем не нуждается в изоляции или нуждается лишь в минимальной изоляции, и поэтому общий импеданс системы является небольшим. Поэтому, в случае с гибким средством передачи энергии в сравнении с традиционным электродом с болюсом, применение одинаковой мощности создает более сильный ток, что, разумеется, является оптимальным для нагревания.
Кроме того, использование тонкого металлического слоя в гибком средстве передачи энергии или тонкой металлической сети в качестве гибкого средства передачи энергии делает данное средство более подходящим в качестве индуктивной части емкостной связи. Данное свойство обеспечивает значительное преимущество, так как одна из основных проблем емкостной связи состоит в том, что в системе отсутствует индуктивность для оптимальной связи, и внешний импеданс бесполезно расходует большую часть мощности.
До настоящего времени, для описанной цели применяли твердые, негибкие, тяжелые и относительно небольшие электроды, предпочтительно, электроды с болюсами. Настоящее изобретение предназначено для замены упомянутых неудобных, негибких и тяжелых электродов, применяемых для неинвазивной гипертермии электрическим полем, на гибкие, тонкие, пористые и, при необходимости, крупные электроды, или на средство передачи электромагнитной энергии, которое прилегает к контурам тела человека или животного, является облегченным, допускает прохождение воды или других жидкостей, например, испарины, и имеет проводимость, идентичную или подобную проводимости традиционных электродов. Термин «подобная проводимость» относится к по меньшей мере 80%, предпочтительно, по меньшей мере 90% от проводимости традиционного электрода с болюсом, применяемого для данной цели.
Таким образом, настоящее изобретение относится к устройству для гипертермии, содержащему средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью для направления энергии в ткань-мишень млекопитающего, при этом средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью содержит проводящий металлический электродный материал, при этом слой упомянутого по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала нанесен на лист гибкого материала, и при этом снабженный покрытием лист из гибкого материала является пористым. Вместо гибкого материала с покрытием можно применить металлическую сетку или сеть из металлических волокон.
Гибкий материал является, обычно, полипропиленом или полиамидом. Пригодны также полиуретан или другие пластики, а также вышеупомянутые материалы. Гибкий материал имеет тканую или нетканую структуру. Текстильные материалы, изготовленные из натуральных волокон (хлопковых, шерстяных и т.п.), обычно содержат слишком короткие волокна с грубыми поверхностями, поэтому их удельная поверхность является слишком большой для ее эффективного покрытия каким-нибудь материалом. Слои покрытий могут быть любыми металлами, которые, благодаря более высокой адгезии, обычно наносят как различные металлические слои, последовательно наносимые один на другой. Процессы нанесения покрытий как гальваническим методом, так и методом окунания (химического восстановления, химического) должны начинаться с каталитической подготовки (обычно, платиной и/или ее соединениями), и после этого процесс нанесения покрытия продолжается. Химическое восстановление является автокаталитическим процессом, поэтому, как правило, сначала наносят никелевые соли, например, соединения никеля с фосфором (Ni-P соединения, H3PO2, H3PO3, H2PO2 -, H2PO3 -), фосфатные и/или боридные соединения никеля, и затем поверх них, наносят другие слои с более высокой проводимостью (сплавы меди и/или серебра, иногда золота). Никакого специального предпочтения слоям не отдается; можно только задать требования к их электрическим и механическим свойствам. Что касается электрических свойств, то требуются хорошие проводники, предпочтительно, медносеребряные и т.п., в механическом отношении, предпочтительна как можно более высокая стабильность, в сочетании с как можно более высокой гибкостью. Предпочтительным свойством является также возможность шитья.
Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для гипертермии или неинвазивному устройству для гипертермии электрическим полем, содержащему описанное средство передачи электромагнитной энергии. Данное устройство применяется в гипертермии, в частности, емкостной электрогипертермии и, наиболее предпочтительно, для больших поверхностных зон тела человека или животного.
Устройство для гипертермии или конфигурация устройства для гипертермии содержит конденсатор и радиочастотный источник (РЧ источник).
Применим любой распространенный радиочастотный источник, если радиочастотный источник способен обеспечивать радиочастотные поля в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц и допускает безопасное управление в соответствии с требованиями лечебной процедуры. Подводимая частота может фактически быть в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц, более предпочтительно, от 10 кГц до 45 МГц и, предпочтительнее всего, равна 13,56 МГц или любому значению, полученному умножением или делением на целое число, предпочтительно, делением на 40. Таким образом, наиболее предпочтительны следующие частоты: 13,56 МГц или данная частота 13,56 МГц, умноженная на 1/100, 1/40, 1/20, 1/10, 1/2, 2 или 3 и т.п. (т.е. 6,78 МГц, 27,12 МГц или 40,68 МГц). Низкие частоты предпочтительны для получения определенных условий проводимости, вместо облучения ткани, которое легко причиняет ожоги в подвергаемой терапии ткани и, особенно, на коже, где приклеивают или прикрепляют излучающее антенное устройство, вследствие чего в данном излучающем устройстве обязательно требуется регулируемое охлаждение типа водяного охлаждения.
Когда ток протекает через пациента, применяют РЧ (предпочтительно, 13,56 МГц), когда ток протекает только через сетку или только через носитель с покрытием, можно применять какую угодно частоту, но, практически, наиболее удобной является частота 50 Гц при низком (2-3 В) напряжении.
Конденсатор устройства для гипертермии состоит из по меньшей мере одного электрода, который называется также РЧ электродом, и по меньшей мере одного противоэлектрода, которые располагают или устанавливают один напротив другого на коже пациента, при этом пациент находится между по меньшей мере двумя электродами, так что пациент становится частью конденсатора, когда ток проходит через пациента и сквозь пораженную ткань, которая нуждается в терапии и которая, разумеется, также расположена между РЧ электродом и противоэлектродом.
РЧ электрод и, наиболее предпочтительно, также противоэлектрод характеризуются как средство передачи электромагнитной энергии, и поэтому настоящее изобретение относится к устройству для гипертермии, содержащему упомянутое средство передачи электромагнитной энергии, которое является частью конденсатора для направления энергии к мишени, причем это средство передачи электромагнитной энергии содержит по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки,
при этом слой упомянутого по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала нанесен на поверхность гибкого носителя,
и при этом гибкий носитель с покрытием является пористым и допускает перемещение воды сквозь гибкий носитель с покрытием, или
при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал составляет гибкий носитель в виде металлической сетки,
и при этом гибкий носитель является пористым и допускает перемещение воды сквозь гибкий носитель,
и при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки не изолирован от кожи,
при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки расположен противоположно по меньшей мере одному противоэлектроду или одному противоположно заряженному емкостному электроду, или
при этом гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка состоит из нескольких положительных и отрицательных секций или нескольких положительных и отрицательных электродов, которые расположены в виде массива чередующихся положительных и отрицательных секций или массива положительных и отрицательных электродов,
и при этом средство передачи электромагнитной энергии подсоединено к радиочастотному источнику, обеспечивающему радиочастоты в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц.
Поскольку устройство для гипертермии или конфигурация устройства для гипертермии по изобретению использует конденсаторную конфигурацию, то электрод и противоэлектрод не должны быть изолированы от кожи или поверхности кожи, к которой электрод и противоэлектрод прикрепляют или которую покрывают электродом или противоэлектродом соответственно.
Непосредственное присоединение электрода или противоэлектрода к коже допускает непосредственное протекание тока через пациента, что дает возможность выдерживать прикладываемое напряжение ниже, чем в любых предыдущих решениях. В более ранних решениях емкостного типа электроды были сильно изолированы водяными болюсами (предпочтительно выполненными из силикона). Упомянутые сильно изолирующие слои были частью цепи типа последовательных импедансов. Высокий импеданс требует высокого напряжения при определенной мощности, так как U2=P*Z, где U означает напряжение, Р означает мощность, и Z означает фактический импеданс. При этом ток является слабым (I2=P/Z, где I означает ток). Если изолирующие слои исключены, то импеданс можно резко снизить, так что квадрат напряжения уменьшается, и квадрат тока пропорционально возрастает, чтобы улучшить передачу энергии и снизить потери излучения. Кроме того, данная возможность важна для фокусировки тепла на пораженной ткани, например, опухоли, и для исключения ожога здоровой ткани. В начале нашей разработки изобретенного устройства для гипертермии, содержащего электромагнитное средство передачи энергии, напряжение при 150 Вт составляло около 85 В, а, в настоящее время, при тех же условиях, напряжение составляет 27 В. 3-кратное снижение напряжения, при той же мощности, привело к повышению тока также в три раза. Эффективность нагревания повысилась очень значительно. По данным наших измерений, для поддерживания 42°C в опухолевых клетках НТ29 (ксенотрансплантата колоректальной опухоли человека) мыши в системе с болюсами требовалось 15 Вт, а в новой системе для поддерживания тех же 42°C в опухоли такого же размера требовалось всего 1,5 Вт. То есть, обеспечивается десятикратная эффективность по мощности. Преимущество состоит не только в приведенной эффективности, но также в том, что меньшее напряжение создает меньшее распределение емкости по среде, так что повышается точность регулирования мощности.
Кроме того, упомянутое непосредственное подсоединение электрода и противоэлектрода к коже пациента делает ненужными любые устройство охлаждения, болюс охлаждения или аппарат охлаждения для охлаждения кожи в зоне, где находятся электроды.
Электрод подсоединяют единственным кабелем к РЧ источнику, и противоэлектрод также подсоединяют единственным кабелем к РЧ источнику, что очень облегчает построение законченной конденсаторной конфигурации и повышает ощущение комфорта у пациента при ношении.
Очень важным показателем сравнения с антенным устройством является то, что электрод, а также противоэлектрод являются эквипотенциальными, т.е. каждый электрод (электрод и противоэлектрод) имеют одинаковый потенциал на или по всей его поверхности. Неэквипотенциальные поверхности, например, в антенном устройстве, описанном в патенте США 6330479, будут создавать ток в электроде, нагревающий сам электрод, и создавать проблему безопасности. Данная проблема полностью исключена в нашей конденсаторной конфигурации, в которой нагреваются не упомянутые по меньшей мере два электрода, а нагревается среда между данными по меньшей мере двумя емкостными электродами, и средой между электродами является пораженная ткань пациента, которая обычно не находится в непосредственной близости от поверхности электрода.
Таким образом, электрод и, предпочтительно, также противоэлектрод или другой, противоположно заряженный емкостной электрод состоят из гибкой, водопроницаемой, газопроницаемой, проводящей, текстилеподобной металлической сетки или гибкого, водопроницаемого, газопроницаемого, проводящего, текстилеподобного материала или носителя, который снабжен покрытием из проводящего металлического электродного материала. Упомянутые электроды имеют вид, подобный куску ткани или материи, который может иметь любой размер и который способен покрывать некоторую часть тела, как одежда.
Независимо от размера электрода и независимо от того, как упомянутый электрод прикреплен или присоединен к некоторой зоне тела, упомянутый электрод имеет одинаковый потенциал по всей его поверхности.
Изобретенное устройство для гипертермии особенно полезно для термотерапии глубокой ткани, которая находится на глубине до 10 см внутри тела пациента.
Термин «гипертермия» в контексте настоящей заявки относится к нагреванию мишени до температуры выше, чем равновесная температура окружающей среды. Таким образом, вышеупомянутое устройство, содержащее средство передачи энергии, пригодно не только для терапии людей или животных, но и для гипертермического воздействия на любые живые и неживые мишени, и допускает применение при РЧ сварке, пайке и склеивании или при поддерживании нагретого состояния намеченного материала любого типа, например, газов, твердых веществ, текучих сред, жидкостей, например, диэлектрических материалов.
Поверхность с покрытием или снабженный покрытием лист гибкого материала допускает перемещение воздуха и воды/водного раствора сквозь материал. Снабженный покрытием лист гибкого материала допускает перемещение текучей среды сквозь материал.
Снабженный покрытием лист гибкого материала может формировать цилиндр. Снабженный покрытием лист гибкого материала можно также складывать.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения гибкий носитель с покрытием или гибкая металлическая сетка составлены таким образом, что упомянутая сетка или упомянутый материал содержит или состоит из нескольких положительных и отрицательных секций или нескольких положительных и отрицательных электродов, которые расположены в виде массива чередующихся положительных и отрицательных секций или электродов.
Упомянутая конфигурация чередующихся положительных и отрицательных секций или электродов может быть в виде матричной конфигурации, множества матричных конфигураций, концентрической кольцевой конфигурации или множества концентрических кольцевых конфигураций. Матричная конфигурация может быть в виде конфигурации типа шахматной доски, и концентрическая кольцевая конфигурация может быть в виде одиночной конфигурации из концентрических колец или сферической упаковки множества концентрических кольцевых конфигураций.
Приведенные конфигурации особенно предпочтительны для терапии поверхностной ткани, например, дермы, эпидермы или подкожной ткани. Кроме того, все описанные здесь конфигурации электродов пригодны для терапии тканей суставов или хрящей.
Число пар электродов в этих конфигурациях не ограничено, а обычно составляет от 1 до 50 и, более предпочтительно, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 16, 20, 24, 25, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 49.
Кроме того, в этих многоэлектродных конфигурациях предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из данных электродов служил измерительным электродом, а все остальные электроды служили терапевтическими электродами.
Размер электрода не ограничен, но, разумеется, регулируется в соответствии с представляющим интерес местом наложения, т.е., например, той частью тела, которая подлежит терапии, или форме той полости, которая подлежит нагреванию или поддерживанию при температуре, достижимой при гипертермическом воздействии.
Опухолевые клетки являются избирательно чувствительными к нагреванию по сравнению с нормальной тканью. Следовательно, устройство для гипертермии в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для лечения и/или профилактики эпителиальных раков. С использованием устройства в соответствии с изобретением можно лечить все типы раков, которые возникают в поверхностных тканях, например, базалиому, плоскоклеточную карциному, меланому, саркому Калоши, кожные лимфомы, опухоли придатков кожи, саркомы мягких тканей дермы, саркомы мягких тканей подкожной ткани, карциному клеток Меркеля, выбухающую дерматофибросаркому (Дарье-Феррана) (DFSP) и ангиосаркому. Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также использовать в комбинации с другими формами терапии рака, например, химиотерапией, лучевой терапией и хирургией.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять для терапии и/или профилактики поражений и заболеваний синовиальных соединений и суставов, например, ревматоидного артрита, ревматизма, подагры, анкилозирующего спондилоартрита и волчанки.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять для терапии и/или профилактики поражений и заболеваний дыхательной системы, например, астмы, аллергического ринита и насморка.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять для улучшения поверхностной микроциркуляции. Данное применение полезно для лечения утомления при детоксикации зоны терапии.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять для терапии травмы мышцы человека или животных.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять для улучшения поверхностной микроциркуляции и нагревания поверхностной ткани для предотвращения мышечных спазмов и травм мышц человека или животных.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью можно также применять в косметике, например, для лечения целлюлита, редукции жировых отложений и лифтинга тканей.
Средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью обеспечивает следующие важные преимущества над известными из уровня средствами и способами передачи энергии электрического поля с емкостной связью.
При использовании средства передачи энергии электрического поля с емкостной связью энергию можно доставлять в зоны поверхности, представляющие трудности для терапии, или в большие зоны поверхности.
Кроме того, средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью обеспечивает пациенту более высокие безопасность и комфорт благодаря пористости средства передачи энергии, допускающей передачу тепла и текучих сред.
Кроме того, средство передачи энергии электрического поля с емкостной связью обеспечивает передачу энергии, усовершенствованную по сравнению с обычным электродом с болюсом, благодаря сильной индуктивной связи и низкому импедансу.
В общих словах, настоящее изобретение относится к глубокому нагреванию пораженной ткани устройством для гипертермии с использованием радиочастоты в конденсаторной конфигурации по меньшей мере двух электродов, которые являются эквипотенциальными по всей их поверхности, не изолированы от кожи в месте, где они прикреплены, и которые не содержат никакой системы охлаждения или болюса охлаждения, и каждый из которых подсоединен одиночным кабелем к радиочастотному источнику с использованием РЧ тока с частотой, обычно, 13,56 МГц. Один или по меньшей мере один электрод (РЧ электрод) и один противоэлектрод или по меньшей мере один противоэлектрод, или другой емкостной электрод или по меньшей мере один другой емкостной электрод представляют собой средства передачи электромагнитной энергии, которые составляют часть конденсатора для направления энергии к мишени, причем это средство передачи электромагнитной энергии содержит по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки, при этом слой по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала нанесен на поверхность гибкого носителя, и при этом гибкий носитель с покрытием является пористым и допускает перемещение воды сквозь гибкий носитель с покрытием, или при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал составляет гибкий носитель в виде металлической сетки, и при этом гибкий носитель является пористым и допускает перемещение воды сквозь гибкий носитель, и при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки не изолирован от кожи.
Электрод и, предпочтительно, также противоэлектрод или другой противоположно заряженный емкостной электрод правильно повторяет форму тела, что обеспечивает полный контакт по всей покрытой поверхности, т.е. покрытой коже, на которой уложен(ы) или закреплен(ы) электрод(ы) или которая покрыта упомянутым(и) электродом(ами).
Конфигурация в соответствии с изобретением из упомянутых гибкого проводящего текстилеподобного электрода и предпочтительно гибкого проводящего текстилеподобного противоэлектрода или емкостного электрода заменяет очень сложные и непростые для применения системы с болюсами, делает возможным применение данных электродов с любой формой, которая лучше всего подходит к подлежащему терапии месту поражения (например, голове, ноге, груди, анусу и т.п.), решает в общем проблематичное охлаждение поверхности тела, поддерживает низким значение прикладываемого напряжения и высоким значение подводимого тока для совершенствования передачи энергии и ослабления потерь на излучение.
Кроме того, данная конфигурация позволяет применять большие электроды без большой массы воды для мультилокальной терапии (например, удаленных метастазов) и исключает изолятор болюсных материалов и другие слои обычного прежнего аппликатора благодаря применению непосредственного контакта электрода с поверхностью кожи.
И, наконец, электроды конфигурации в соответствии с изобретением или устройства для гипертермии в соответствии с изобретением легче и проще в изготовлении и, кроме того, делают для пациентов процедуру терапии легче и лучше переносимой.
Описание фигур
На фигуре 1 представлен пример гибкого листового электрода, приложенного к неровной поверхности тела пациента; на фигуре показана геометрически симметричная конфигурация, но конфигурация может быть также геометрически асимметричной, когда размеры электродов не идентичны. Кроме того, электроды (геометрически симметричные или асимметричные) могут быть также электрически симметричными (при попеременном противоположном заряде электродов прилагаемой частотой) или асимметричными (при заземлении одного электрода и изменение полярности другого электрода подводимой частотой).
На фигуре 2 показан гибкий листовой электрод, приложенный к неровной поверхности тела пациента, с изображением разных средств для фиксации гибкого листового электрода. В данном случае показана конфигурация, в которой металлическая сетка или гибкий носитель с проводящим металлическим покрытием нагревается током, протекающим через сетку (а не через пациента), и нагретая сетка нагревает пациента (подобно тому, как это делает любая электроплитка).
На фигуре 3 показана матричная (шахматная) конфигурация чередующихся положительных и отрицательных электродов.
На фигуре 4 показана концентрическая кольцевая конфигурация чередующихся положительных и отрицательных электродов.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Терапия метастазов в печени, вызванных колоректальной первичной опухолью
Текстилеподобную структуру площадью 400 см2, состоящую из полиамидных волокон, активировали слоем палладия и покрыли первым слоем покрытия из борида никеля методом химического восстановления, и затем нанесли слой серебра также методом химического восстановления.
Упомянутое средство передачи электромагнитной энергии в виде пористого, гибкого и снабженного покрытием полиамидного текстильного материала использовали в конфигурации для гипертермии. Текстилеподобную структуру с покрытием размещают под пациентом и ровно прикрепляют к его спине, и другую структуру ровно закрепляют на груди пациента. Все раковые поражения, которые лечили до настоящего времени системами с болюсами, можно лучше и безопаснее лечить с использованием этого нового технического решения в соответствии с изобретением. Поражения в настоящем примере представляют собой метастазы в печени, вызванные колоректальной первичной опухолью. Данный очень распространенный рак является наиболее сложным для терапии, вследствие жирового слоя между печенью и кожей.
Обе текстилеподобные полиамидные структуры с покрытиями подсоединяют к источнику питания. Пациента нагревают в режиме глубокой гипертермии, при 70 Вт (13,56 МГц, синусоидальный ток, емкостная связь, РЧ ток протекает через пациента), с подведением 252 кДж энергии (в течение одного часа). Пациент хорошо переносил терапию и впоследствии сообщал об улучшении качества жизни. Терапию повторяли дважды в неделю через пять недель.
Пример 2: Терапия рака легких
Такую же конфигурацию, как в примере 1, применили для терапии рака легких. Гипертермическое воздействие является комлементарным способом, так как его применяли в комбинации с традиционными способами терапии рака. В данном случае рака легких применяли обычную химиотерапию гемцитабином.
Дополнительное гипертермическое воздействие заметно помогло обычной химиотерапии и продлило вероятную продолжительность жизни пациента.
Пример 3: Терапия рака желчного пузыря и внутрипеченочного желчевыводящего пути
При другом применении такой же конфигурации (4000 см2, 13,56 МГц, 60 Вт), РЧ ток протекает через пациента между электродами. Зона терапии представляет собой желчный пузырь и внутрипеченочный желчевыводящий путь. Нагревание пациента выполнялось от электродов к тканям, что означает применение электродов в виде материи или ткани, или куска текстильного материала, которые осуществляют передачу электромагнитной энергии, ровно прикрепляют и надлежащим образом подгоняют к изгибам тела пациента. Гибкое средство передачи энергии, т.е. металлическая сетка или носитель с покрытием, нагревает намеченную зону до приблизительно 40°C.
Продолжительность сеанса терапии была один час в обоих случаях.
Пример 4: Терапия ревматоидного артрита
Пациенты, страдающие ревматоидным артритом. Электроды кондуктивно нагревали непосредственным пропусканием через них (а не через пациента) электрического тока. Нагретые электроды нагревали часть тела, когда их размещали на суставе. Гипертермическое воздействие выполняли в продолжении одного часа в сутки и три раза в неделю в течение 2-месячного периода. Подводимая энергия составляла 10-20 Вт, с частотой переменного тока 50 Гц и при симметрично расположенных электродах на квадрате 10×10 см со скругленными углами. Пациент сообщал о субъективно хорошей реакции уже после первого сеанса терапии, и значительном улучшении качества жизни после курса.
Пример 5: Терапия астмы
Текстилеподобную структуру площадью 1100 см2, состоящую из полиамидных волокон, активировали слоем палладия и покрыли первым слоем покрытия из борида никеля методом химического восстановления, и затем нанесли слой серебра также методом химического восстановления.
Упомянутое средство передачи электромагнитной энергии в виде пористого, гибкого и снабженного покрытием полиамидного текстильного материала использовали в конфигурации для гипертермии. Текстилеподобную структуру с покрытием размещают под пациентом и ровно прикрепляют к его спине, и другую структуру ровно закрепляют на груди пациента, сверху его легочных долей, с ровным покрытием всей зоны.
Обе текстилеподобные полиамидные структуры с покрытиями подсоединяют к источнику питания. Пациента нагревают в режиме глубокой гипертермии, при 150 Вт (13,56 МГц, синусоидальный ток, емкостная связь, РЧ ток протекает через пациента), с подведением 350 кДж энергии (в течение одного часа). Пациент, страдающий астмой, хорошо переносил терапию и сообщил впоследствии о выраженном и резком сокращении приема ранее необходимых стероидных лекарств. (Регулярный прием сократился до отдельных приемов время от времени, если возникала необходимость). Терапию повторяли дважды в неделю через две недели.
Пример 6: Лечение целлюлита
При лечении целлюлита применяют глубокое прогревание и реструктурирующее действие гипертермии. Данный тип нагревания возможен с использованием многих коммерческих устройств (смотри, например, http://www.cellulitetreatment.md/), однако, предложенные новые электроды с РЧ активацией обеспечивают эффективное глубокое прогревание, при абсолютно ровном, гибком прилегании по большой площади (практически, предложенный электрод можно обертывать на форму пациента) к неровной поверхности кожи. В приведенном примере электрод размещали на нижней конечности пациента (до паховой области) на противоположные квадратные участки 10×10 см со скругленными углами, и подводили 35 Вт в течение 30 мин. Пораженная целлюлитом поверхность стала более гладкой. Процесс повторяли трижды в неделю в течение двух недель, и, в результате, удовлетворительно редуцировали целлюлитную структуру.
Пример 7: Редукция жировых отложений
Аналогично лечению целлюлита, на рынке существует много коммерческих решений (смотри, например, http://medspa.squarespace.com/physician-to-phvsician/post/317088), однако, предложенные новые электроды обеспечивают новые возможности. Электрод и терапия были такими же, как в примере 6, только терапию повторяли ежедневно в течение недели. Получен удовлетворительный результат, окружность конечности уменьшилась на 4%.
Изобретение относится к средствам для гипертермии. Устройство содержит средство передачи электромагнитной энергии для направления энергии к мишени, включающее по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки, при этом проводящий металлический электродный материал нанесен на поверхность гибкого носителя. Гибкий носитель с покрытием является пористым и допускает сквозное перемещение воды и испарины. Проводящий металлический электродный материал составляет гибкий носитель в виде металлической сетки, является пористым и допускает сквозное перемещение воды и испарины сквозь гибкий носитель. Металлический электродный материал не изолирован от кожи, расположен противоположно по меньшей мере одному противоэлектроду или одному противоположно заряженному емкостному электроду, или гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка состоит из нескольких положительных и отрицательных секций или нескольких положительных и отрицательных электродов, которые расположены в виде массива чередующихся положительных и отрицательных секций или массива положительных и отрицательных электродов. Средство передачи электромагнитной энергии подсоединено к радиочастотному источнику, обеспечивающему радиочастоты в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц. Использование изобретения позволяет повысить и облегчить удобство при обращении с устройством. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Устройство для гипертермии, содержащее средство передачи электромагнитной энергии для направления энергии к мишени, причем это средство передачи электромагнитной энергии содержит по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки,
при этом слой упомянутого по меньшей мере одного проводящего металлического электродного материала нанесен на поверхность гибкого носителя,
и при этом гибкий носитель с покрытием является пористым и допускает перемещение воды и испарины сквозь гибкий носитель с покрытием, или при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал составляет гибкий носитель в виде металлической сетки,
и при этом гибкий носитель является пористым и допускает перемещение воды и испарины сквозь гибкий носитель,
при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия на упомянутом гибком носителе или металлической сетки не изолирован от кожи,
при этом упомянутый по меньшей мере один проводящий металлический электродный материал в виде покрытия или металлической сетки расположен противоположно по меньшей мере одному противоэлектроду или одному противоположно заряженному емкостному электроду, или при этом гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка состоит из нескольких положительных и отрицательных секций или нескольких положительных и отрицательных электродов, которые расположены в виде массива чередующихся положительных и отрицательных секций или массива положительных и отрицательных электродов,
и при этом средство передачи электромагнитной энергии подсоединено к радиочастотному источнику, обеспечивающему радиочастоты в диапазоне от 10 кГц до 50 МГц.
2. Устройство для гипертермии по п.1, причем средство передачи электромагнитной энергии является средством передачи энергии с емкостной связью, и/или лучеиспускающей связью, и/или гальванической связью.
3. Устройство для гипертермии по п.1, причем проводящий металлический электродный материал выбран из серебра, никеля, меди, золота и сплавов, содержащих серебро, никель, медь и/или золото.
4. Устройство для гипертермии по п.1, причем гибкий носитель выбран из текстильного материала, пластика, полиамида, поли-ε-капролактона, полипарадиоксанонов, полиангидридов, полигидроксиметакрилатов, фибрина, сополимера простых и сложных эфиров, PEG, поли(бутилентерефталатов), поликарбонатов, поли(N-винил)-пирролидона, поливиниловых спиртов, полиамидоэфиров, полиэтиленоксида, полипропиленоксида, полиуретанов, фибриногена, крахмала, коллагена, зеина, казеина, β-циклодекстринов, полиакрилатов, полиакриламида, полиимидов, полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, фторсиликонов, вискозы, полисульфонов, силиконов, полисилоксанов, поливинилгалогенов и сополимеров или смесей упомянутых веществ.
5. Устройство для гипертермии по п.1, причем гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка допускает перемещение воздуха сквозь носитель.
6. Устройство для гипертермии по п.1, причем гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка допускает перемещение текучей среды сквозь носитель.
7. Устройство для гипертермии по п.1, причем гибкий носитель с покрытием или металлическая сетка может образовывать цилиндр или любую другую форму, подгоняемую к любой форме тела человека или животного.
8. Устройство для гипертермии по п.1, причем гибкий носитель с покрытием или металлическую сетку можно складывать.
9. Устройство для гипертермии по п.1, причем средство передачи электромагнитной энергии является эквипотенциальным по всей его поверхности.
10. Устройство для гипертермии по п.1, причем средство передачи электромагнитной энергии подсоединено к упомянутому радиочастотному источнику единственным кабелем.
11. Устройство для гипертермии по п.1, причем средство передачи электромагнитной энергии является частью конденсатора.
| US 6330479 B1, 11.12.2001 | |||
| Излучатель для гипертермии | 1990 |
|
SU1771759A1 |
| US 2004267190 A1, 30.12.2004 | |||
| DE 2844980 A1, 24.04.1980 | |||
| DE 102006043984 A1, 27.03.2008 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ | 1995 |
|
RU2091091C1 |
