РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК H01J35/00 H05G1/00 

Предлагаемое изобретение относится к области медицинского оборудования, для рентгеновской терапии внутриполостных раковых образований у животных и человека, может быть использовано непосредственно в процессе проведения операции по удалению основной части раковой опухоли.

Известна и широко применяется методика терапевтического облучения злокачественных опухолевых образований в организме пациента путем использования медицинских рентгеновских аппаратов, рабочий пучок излучения которых пронизывает насквозь тело пациента, проходя через опухолевое образование последовательно с разных направлений, при этом необходимая для достаточного терапевтического воздействия на опухоль доза облучения интегрируется за время нескольких сеансов облучения.

Однако при этом вынужденно используется пучок жесткого рентгеновского излучения, поскольку он должен облучить опухоль, расположенную внутри организма, пройдя насквозь через выше расположенные ткани и облучая их, что является вредным для пациента.

В последние годы за рубежом интенсивно внедряется во врачебную практику при проведении внутриполостных операций по удалению злокачественных опухолей методами лапаротомии новая эффективная методика однократного внутриполостного терапевтического облучения остатков опухолевого образования с использованием портативных рентгеновских излучателей, у которых фокусное пятно источника точечного излучения находится на конце удлиненной передней части корпуса, являющегося вынесенным анодом рентгеновской трубки рентгеновского излучателя. Удлиненная передняя часть корпуса излучателя с находящимся на ее конце наконечником с рентгенопрозрачным окном вводится вглубь операционного поля вплоть до прямого контакта наконечника с рентгенопрозрачным окном с тканями пациента непосредственно во время операции. Возможность использования оборудования по этой методике определяется поперечными размерами удлиненной передней части корпуса с наконечником. Чем меньше эти размеры - тем меньше может быть размер операционного поля, что типично при операциях по удалению минимальных размеров опухолевых образований. Излучатель включается на время 30-45 секунд и работает в течение этого времени в режиме генерации мягкого рентгеновского излучения. В этом случае практически весь поток излучения поглощается тканями, окружающими наконечник с рентгенопрозрачным окном излучателя. При этом хирург держит в руках корпус рентгеновского излучателя с размещенными в нем телом рентгеновской трубки, высоковольтным и накальным источниками питания рентгеновской трубки, направляя удлиненную переднюю часть корпуса излучателя в нужную позицию. Во время сеанса облучения на поверхности вынесенного анода рентгеновской трубки выделяется тепло, которое отводится через расположенные внутри удлиненной передней части корпуса подводящий и отводящий каналы, по которым циркулирует жидкость, находящаяся в замкнутой системе охлаждения излучателя. По завершению сеанса терапевтического облучения хирург выводит наконечник излучателя из глубины операционного поля наружу.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство - рентгеновский излучатель типа «Papillon 50⁺»™, производства британской компании Ariane Medical Systems Ltd.

Чертеж данного устройства представлен на Фиг. 1:

1 - корпус рентгеновского излучателя;

2 - основная часть корпуса;

3 - удлиненная передняя часть корпуса;

4 - наконечник;

5 - рентгенопрозрачное окно;

6 - тело рентгеновской трубки;

7 - вынесенный анод рентгеновской трубки;

8 - фокусное пятно рентгеновской трубки;

9 - высоковольтный источник питания рентгеновской трубки;

10 - источник питания накала рентгеновской трубки;

11 - внешняя часть системы охлаждения;

12 - внутренняя часть системы охлаждения;

13 - подводящий канал охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки;

14 - отводящий канал охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки;

15 - входное отверстие;

16 - выходное отверстие.

Диаметр удлиненной передней части корпуса 3 и наконечника 4 с находящимся внутри вынесенным анодом 7 рентгеновской трубки диктуется наличием во внутренней части системы охлаждения 12 двух каналов - подводящего 13 и отводящего 14 для подвода жидкости, охлаждающей вынесенный анод 7 рентгеновской трубки. Эти два канала 13 и 14 являются существенной частью замкнутой системы охлаждения вынесенного анода 7 рентгеновской трубки, состоящей из внешней 11 и внутренней 12 частей.

Охлаждающая жидкость из внешней части 11 замкнутой системы охлаждения через входное отверстие 15, находящееся у основания удлиненной передней части корпуса 3 поступает в подводящий канал охлаждения 13 вынесенного анода 7 рентгеновской трубки, и, двигаясь по нему, нагревается от поверхности вынесенного анода 7 рентгеновской трубки. Затем охлаждающая жидкость, двигаясь по отводящему каналу охлаждения 14 через выходное отверстие 16, находящееся у основания удлиненной передней части корпуса 3 поступает снова во внешнюю часть 11 замкнутой системы охлаждения.

Кроме того, рентгеновское излучение, создаваемое на поверхности вынесенного анода рентгеновской трубки, проходит через слой охлаждающей жидкости, которая поглощает существенную долю мягкого рентгеновского излучения, необходимого для эффективной терапии.

Таким образом, основной задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей применения рентгеновского излучателя и увеличения его эффективности при проведении внутриполостного терапевтического облучения, а именно, проведение эффективной стерилизации в процессе операции оставшихся в теле пациента живых раковых клеток мягким рентгеновским излучением, а также путем уменьшения расстояния между фокусным пятном на вынесенном аноде рентгеновской трубки и облучаемыми тканями пациента за счет уменьшения поперечных размеров наконечника с вынесенным анодом.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство - рентгеновский излучатель, которое, как и наиболее близкое, выбранное в качестве прототипа, содержит корпус, состоящий из двух частей - основной части и удлиненной передней части, заканчивающейся наконечником с рентгенопрозрачным окном для вывода рабочего пучка рентгеновского излучения наружу, с размещенной внутри корпуса рентгеновской трубкой, состоящей из тела рентгеновской трубки, находящегося в основной части корпуса и вынесенного анода рентгеновской трубки с фокусным пятном, находящегося внутри удлиненной передней части корпуса, с размещенными внутри основной части корпуса высоковольтным источником питания и источником питания накала, а также систему охлаждения вынесенного анода, состоящую из двух частей - внешней и внутренней, включающей подводящий канал охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки, соединенных между собой входным и выходным отверстиями, причем входное отверстие размещено у основания удлиненной передней части корпуса.

В отличие от прототипа, система охлаждения вынесенного анода выполнена разомкнутой, внешняя ее часть содержит источник газообразного теплоносителя, а выходное отверстие внутренней части системы охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки для выпуска газообразного теплоносителя в окружающую среду, размещено у переднего конца удлиненной передней части корпуса.

В качестве источника газообразного теплоносителя может быть использован сосуд с предварительно сжатым газообразным теплоносителем.

Кроме того, на удлиненной передней части корпуса могут быть выполнены дополнительные выходные отверстия разомкнутой системы охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки.

Сущность изобретения заключается в том, что эффективная стерилизация оставшихся в теле пациента живых раковых клеток достигается путем облучения их интенсивным и кратковременным потоком мягкого рентгеновского излучения от миниатюрного рентгеновского излучателя с вынесенным анодом рентгеновской трубки большой мощности, который интенсивно охлаждается газообразным теплоносителем, поступающим из внешней части разомкнутой системы охлаждения и предотвращает разогрев вынесенного анода рентгеновской трубки до температур, способных вызвать тепловой ожог живых тканей пациента.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом (Фиг. 2), на котором представлен общий вид рентгеновского излучателя.

Рентгеновский излучатель содержит корпус 1, состоящий из двух частей: основной части 2 и удлиненной передней части 3 с наконечником 4 с рентгенопрозрачным окном 5 для вывода рентгеновского излучения наружу. Внутри корпуса 1 размещена рентгеновская трубка, состоящая из тела рентгеновской трубки 6, размещенного в основной части 2 корпуса 1 и вынесенного анода 7 рентгеновской трубки с фокусным пятном 8. Причем, вынесенный анод 7 размещен внутри удлиненной передней части 3 корпуса 1. В основной части 2 корпуса 1 размещены высоковольтный источник питания 9 и источник питания накала 10 рентгеновской трубки. Разомкнутая система охлаждения вынесенного анода 7 рентгеновской трубки состоит из внешней 11 и внутренней 12 частей. Внешняя часть 11 разомкнутой системы охлаждения представляет собой источник потока 17 газообразного теплоносителя 18, а внутренняя часть 12 разомкнутой системы охлаждения представляет собой подводящий канал охлаждения 13, который выполнен в виде зазора, между вынесенным анодом 7 рентгеновской трубки и внутренней поверхностью удлиненной передней части 3 корпуса 1. Внешняя часть 11 и внутренняя часть 12 разомкнутой системы охлаждения соединены между собой входным отверстием 15. Входное отверстие 15 находится у основания удлиненной передней части 3 корпуса 1 и служит для подвода охлаждающего газообразного теплоносителя 18 под избыточным давлением в подводящий канал охлаждения 13. Выходное отверстие 16 внутренней части 12 разомкнутой системы охлаждения расположено у переднего конца наконечника 4 удлиненной передней части 3 корпуса 1 и служит для выпуска нагретого газообразного теплоносителя 18 из подводящего канала охлаждения 13 в окружающую среду.

Источник потока 17 газообразного теплоносителя 18 подсоединяется при помощи подводящей трубки 19 к входному отверстию 15 у основания удлиненной передней части 3 корпуса 1.

Предлагаемая конструкция рентгеновского излучателя позволяет выполнить удлиненную переднюю часть 3 корпуса 1 с наконечником 4 минимальных поперечных размеров, что в свою очередь позволяет приблизить источник рентгеновского излучения - вынесенный анод 7 с фокусным пятном 8 вплотную к тканям пациента для терапевтического воздействия на них и одновременно предотвращает возможность термического ожога этих тканей горячим вынесенным анодом рентгеновской трубки.

Во время работы рентгеновской трубки вынесенный анод 7 разогревается, выделяющееся на его поверхности тепло непрерывно удаляется наружу из удлиненной передней части 3 корпуса 1 потоком охлаждающего газообразного теплоносителя 18, поступающего под избыточным давлением в подводящий канал охлаждения 13 по трубке 19 через входное отверстие 15 и через выходное отверстие 16, которое находится на переднем конце удлиненной передней части 3 корпуса 1 выпускается в окружающую среду.

Итак, предлагаемое изобретение решает поставленную задачу -расширение функциональных возможностей применения рентгеновского излучателя, а именно, благодаря выполнению системы охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки разомкнутой, а также замены охлаждающей жидкости на газообразный теплоноситель обеспечивается возможность минимизировать размеры операционного поля, что в свою очередь дает возможность эффективной стерилизации опухолевых образований меньших размеров, уничтожая их на более ранних стадиях.

Изобретение относится к области медицинского оборудования, для рентгеновской терапии внутриполостных раковых образований у животных и человека, может быть использовано непосредственно в процессе проведения операции по удалению основной части раковой опухоли. Технический результат - расширение функциональных возможностей применения рентгеновского излучателя и увеличения его эффективности при проведении внутриполостного терапевтического облучения. Эффективная стерилизация оставшихся в теле пациента живых раковых клеток достигается путем облучения их интенсивным и кратковременным потоком мягкого рентгеновского излучения от миниатюрного рентгеновского излучателя с вынесенным анодом рентгеновской трубки большой мощности, который интенсивно охлаждается газообразным теплоносителем, поступающим из внешней части разомкнутой системы охлаждения и предотвращает разогрев вынесенного анода рентгеновской трубки до температур, способных вызвать тепловой ожог живых тканей пациента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рентгеновский излучатель, содержащий корпус, состоящий из двух частей - основной части и удлиненной передней части, заканчивающейся наконечником с рентгенопрозрачным окном для вывода рабочего пучка рентгеновского излучения наружу, с размещенной внутри корпуса рентгеновской трубкой, состоящей из тела рентгеновской трубки, находящегося в основной части корпуса и вынесенного анода рентгеновской трубки с фокусным пятном, находящегося внутри удлиненной передней части корпуса, с размещенными внутри основной части корпуса высоковольтным источником питания и источником питания накала, а также систему охлаждения, состоящую из двух частей - внешней и внутренней, представляющую собой подводящий канал охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки, соединенные между собой входное и выходное отверстия, причем входное отверстие размещено у основания удлиненной передней части корпуса, отличающийся тем, что система охлаждения выполнена разомкнутой, внешняя ее часть содержит источник газообразного теплоносителя, а выходное отверстие внутренней части системы охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки для выпуска газообразного теплоносителя в окружающую среду размещено у переднего конца наконечника удлиненной передней части корпуса.

2. Рентгеновский излучатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника газообразного теплоносителя может быть использован сосуд с предварительно сжатым газообразным теплоносителем.

3. Рентгеновский излучатель по п. 1, отличающийся тем, что на удлиненной передней части корпуса выполнены дополнительные выходные отверстия разомкнутой системы охлаждения вынесенного анода рентгеновской трубки.