Устройство для электромагнитной гипертермии Советский патент 1992 года по МПК A61N1/06 

Изобретение относится к медицинской, технике, а именно к установкам для электромагнитной (ЭМ) гипертермии злокачественных новообразований. ,

Известна система циркуляции и термостатирования теплоносителя, содержащая теплообменник с термоэлектрической бат реей и источником питания, связанные трубопроводами с рабочей емкостью для циркулирующего теплоносителя. Для охлаж: дения горячих сгГаев термоэлектрической батареи используется вспомогательный теплообменник (теплоотвод). В трубопроводе между рабочей емкостью и теплообменником установлен насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя в системе;

Недостатки этой системы следующие.

Сложность удаления воздуха из системы при заполнении ее теплоносителем и в

процессе эксплуатации и невозможность изменения степени наполнения эластичной емкости с теплоносителем в процессе процедуры с целью обеспечения оптимальной степени наполнения.

Наличие воздуха в рабочей емкости приводит, с одной стороны, к искажению .ожидаемого распределения ЭМ поля, а следовательно, и тепловыделения .в тканях тела, особенно в области, прилегающей к рабочей емкости, а с другой стороны - ухудшает охлаждение поверхностных тканей тела там, где пузыри воздуха препятствуют тепловому контакту теплоносителя с поверхностью тела. Оба эти фактора затрудняют и могут сделать невозможным адекватных нагрев опухоли при недопущении перегрева здоровых тканей. Таким образом, отсутствие воздуха в рассматриваемой системе

является необходимым условием ее нормального функционирования.

Оптимальная степень наполнения рабочей емкости теплоносителем также является необходимым условием успешного проведения процедуры гипертермии. При чрезмерном наполнении теплоносителем рабочей емкости уменьшается площадь ее контакта с поверхностьио тела, что уменьшает охлаждаемую площадь, увеличивает концентрацию ЭМ поля в области контакта и может привести к термическим повреждениям здоровых тканей, особенно по периферии области контакта рабочей емкости с поверхностью тела, и ухудшению нагрева . опухоли. При недостаточном наполнении рабочей емкости могут резко ухудшатся условия охлаждения тканей тела из-за недо статочной циркуляции теплоносителя вс/ едствие чрезмерного сплющивания рабочей емкости и возникать местные концент рации ЭМ поля у выступов на поверхности тела под аппликатором, что может привести к местным перегревам тканей.

Оптимальная степень наполнения рабочей емкости подбирается врачом во. время подготовки пациента к процедуре гипертермии в соответствии с размерами и формой Аппликатора, формой и характером поверхности тела пациента под аппликатором, величиной и локализацией опухоли и др. факторами. В ходе процедуры, особенно на начальном ее этапе, часто возникает необходимость корректировки степени наполнения рабочей емкости, если показания термрдатчиков и субъективные ощущения пациента свидетельствуют о том, что не достигается адекватное температурное распределение в области нагрева. Позтому BOSMOXHOCtb удобного и быстрого изменения степени наполнения рабочей емкости как при подготовке к процедуре гипертермии, так и в ходе нее также является необходимым требованием к такой системе,

Целью изобретения является повышение эффективности электромагнитной гипертермии путем повышения защищенности здоровых тканей в зоне нагрева.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство для электромагнитной гипертермии, содержащее насос, рабочую емкость, включающую латексную мембрану, закреплённую на электроде, основной и вспомогательный теплообменники с блоком термоэлектрических батарей, трубопроводы, введены датчик температур, соединенные последовательно трубопроводами ловушка пу зырьков воздуха, первый электромагнитный клапан, резервная емкость, второй электромагнитный клапан, выход которого подключен к выводу рабочей емкости и входу насоса, выход которого подключен к входу ловушки пузыркков, второй выход которой

через основной теплообме.нник и датчик температуры подключен к входу рабочей емкости, реле давления, вход которого подключен к водопроводной магистрали, а выход - к вспомогательному теплообменнику, выход которого соединен со стоком, блок автоматического регулировани:я температур, первый вход которого электрически соединен с датчиком температуры, второй вход - с реле давления, а выход - с блоком

термоэлектрических батарей, пульт управления, электрически соединенный с входами управления первого и второго клапанов.

Н8ФИГ.1 представлена функциональная

схема устройства: на фиг.2 - вариант выполнения блока автоматического регулирова-. ния температуры. .

Устройство для электромагнитной гипертермии содержит насос 1, рабочую емкость 2, включающую латексную мембрану 3, закрепленную на электроде А, основной теплообменник 5, вспомогательный теплообменник 6, блок 7 термоэлектрических батарей, трубопроводы 8.

В устройство введены датчик 9 температуры, соединенные последовательно трубопроводами, ловушка ТО пузырьковвоздуха, первый электромагнитный клапан 11, резервная емкость 12, второй электромагнитный клапан 13, выход которого подклнэчен к выходу рабочей емкости 2 и входу насоса 1. выход которого подключен к входу ловушки 10 пузырьков, второй вход котброй через основной теллобменник 5 и датчик 9

температуры подключен к входу рабочей емкости 2, реле 14 давления, вход которого подключен к водопроводной магистрали (не показана),-а выход - к вспомогательному теплообменнику 6, выход которого соединен со стоком, блок 15 автоматического регулирования температуры, первый вход которого электрически соединен с датчиком 9 температуры, второй вход - с выходом реле 14 давления, а вход - с блоком термоэлектрических батарей, пульт 16 управления, электрически соединенный с входами управления первого электромагнитного клапана 11 и второго электромагнитного клапана 13.

Блок 15 автоматического регулирования температуры содержит измеритель 16 температуры, задатчик 17 температуры, подключенные к блоку 18 сравнения, выход которого через ключ 19 соединен с управляемым выпрямителем. Второй вход ключа 19

подключен к реле 14 давления, а измерителя 16 температуры - к датчику 9 температуры. Выход упра,вляемого выпрямителя подключена блоку термоэлектрических батарей.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке к процедуре пациента укладывают (или устанавливают) в удобное положение и устанавливают два конденсаторных электрода 4 в нужнее положение относительно тел.а пациента, определяемое местонахождением опухоли. Поспе этого осуществляют заполнение рабочей емкости. 2 каждогоэлектрода 4 теплоносителем. Для этого включают насос 1 и нажатием cooTaeTv ствующей кнопки на пульте 16 управления открываютклапан 13. При этом теплоноситель начнет hocTynaTb из резервной .емкости 12 в рабочий гидравлический контур и заполнять рабочую емкость 2. После достижения требуемой степени заполнения этой емкости, которая контролируется визуально, с помощью соответствующей кнопки на пульте 16 управления второй клапан 13 закрывается и резервная емкость 12 отключается от рабочего гидравлического контура.

При наличии пузырей воздуха в рабочем гидравлическом контуре, которые наблюдаются чрез смотровое окно ловушки 16 пузырьков воздуха, либо непосредственно в рабочей -емкости 2 /через полупрозрачную латексную мембрану 30, нажатием соответствующей кнопки на пульте 16 открываемся первый электромагнитный клапан 11 и часть теплоносителя с воздушными пузырями вы водится из рабочего гидравлического контура через верхний штуцер ловушки 10 и клапан 11 в резервную емкость 13, где воздух выходит в атмосферу. После удаления воздуха из контура клапан 11 закрывают, а для восстановления требуемой степени заполнения рабочей емкости 2 вновь открывают клапан 13. Эти операции повторяют до тех пор, пока при требуемой степени заполнения рабочей емкости 2 ни в смотровом окне ловушки 10 пузырьков воздуха, ни прд латексной мембраной 3 рабочей емкости 2 не будут просматриваться воздушные пузырьки. На этом подготовка к работе гидравлического контура системы заканчивается.;

Если в ходе процедуры возникает необходимость в увеличении или уменьшении степени наполнения рабочей емкости 2, то открывают соответственно клапаны 13 или 11 и повторяют указанные выше операции до достижения требуемой степени заполнения.

При закрытых клапанах 11 и 13.после заполнения рабочего гидравлического контура описанным выше обра,зом в контуре, который теперь является замкнутым, будет циркулировать неизменное количество теплоносителя, что обеспечивает- пЬстоянство

степени наполнения рабочей емкости 2 и отсутствие в ней пузырьков воздуха, чем, в свою очередь, обеспечивается требуемая площадь контакта теплоносителя с поверхностью тела пациента в зоне воздействия на

0 него электромагнитным полем.

Для поддержания при процедуре необх.одимой температуры теплоносителя в основном гидравлическом контуре системы на задатчике 12 {фиг.2) температуры устанавливают требуемую конечную температуру теплоносителя. Включают подачу водопроводной воды во вспомогательный теплообменник 6, чем создается давление в его напорной магистрали и включается реле 14

0 давления, которое.через свои нормальноразомкнутые контакты замыкает цепь питания ключей 19 и подключают питание блока 15 автоматического регулирования температуры..

5 При проведении процедуры УВЧ-гипертермии между электродами 4 создается электрическое поле УВЧ, которое,вызывает нагрев находящихся в нем тканей тела. В силу характера распределения электриче0. ского поля между электродами и различия в диэлектрических параметрах жировой и мышечной ткани удельная поглощаемая мощность в поверхностных тканях оказывается выше, чем в глубоко расположенных. Принудительное охлаждение поверхностных тканей, расположенных под электродом 4, : путем отвода тепла теплоносителем, циркулирующим в рабочем контуре заявляемой системы при работе насоса 1 и контактирующим с этими тканями через латексную мембрану 3 рабочей емкости 2, прзволяет предотвратить их перегрев и термическое повреждение. Температура теплоносителя в рабочем гидравлическом контуре системы

5 поддерживается на заданном уровне с помощью основного теплообменника 5, а контролируется с помощью датчика 9, сигнал с выхода которого поступает на вход измерителя 16 температуры блока 15 автоматического регулирования и далее на блок 18 сравнения, где он сравнивается с сигналом с задатчика 18 температуры. Сигнал рассогласования блока 18 сравнения поступает на вход ключей 19. Сигнал ключей 19 поступает на один из управляющих входов управляемого выпрямителя 20, включая соответствующий выпрямитель, который, включаясь, питает термоэлектрическую батарею 7 постоянным током необходимой полярности. При достижении теплоносителем

заданной температуры сигнал рассогласования между датчиком 9 температуры, и задатчиком 17 температуры равен нулю. Ключи 19 закрываются, отключая управляемый выпрямитель 20. и ток через термоэлектрическую батарею 7 прекращается.

При изменении температуры в рабочем контуре блоком 18 сравнения вновь формируется соответствующий сигнал рассогласования между датчиком 7 и задатчиком 17 температуры, который включает один из .ключей 19. Этим вновь включается в работу управляемый выпрямитель 20, запитывающий постоянным током необходимой полярности термоэлектрическую батарею 7. Питание термоэлектрической батареи 7 будет продолжаться до тех пор, пока,сигнал рассогласования JVleждy датчиком 9 темпе.ратуры и эадатчиком 17 тег пературы не станет равен нулю..

При чрезмерном падении давления или прекращения подачи воды в водопроводе срабатывает реле 14 давления, выключается управляемый выпрямитель и обесточивается термоэлектрическая батарея 7, что предохраняет ее от повреждения. При срабатывании реле 14 давления также подается световой и .звуковой сигнал тревоги, формирующий персонал об обесточивании термоэлектрической батареи.

Таким образом, данная система позволяет быстро, удобно и надежно наполнять в требуемой степени рабочую емкость, менять степень ее наполнения в ходе процедуры гипертермии, удалять воздух из рабочего гидравлического контура, регулировать температуру теплоносителя и автоматически поддерживать ее на заданном уровне.

Это обеспечивает удобство эксплуатации, безопасность процедуры и возможность адекватного нагрева опухоли без перегрева окружающих ее здоровых тканей.

Данная система прошла технические испытания во ВНИИМПе и находится на клинических испытаниях при проведении процедур УВЧ-Гипертермии в Казахском НИИ онкологии и радиологии (г. Алма-Ата).

Эта система используется в разрабатываемой в настоящее «ремя установке для УВЧ-гипертермии злокачественных новообразований Гипертерм-2..

Формула изобретения

Устройство для электромагнитной гипертермии, содержащее насос, рабочую емкость, включающую латексную мембрану, закрепленную на электроде, основной и вспомогательный теплообменники с блоком термоэлектрических батарей, трубопроводы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности электромагнитной гипертермии путем повыщения защит щенности здоровых тканей в зоне нагрева, в негр введены датчик температуры, соединенные последовательно трубопроводами ловушка пузырьков воздуха, первый электромагнитный клапан, резервная емкость, второй электромагнитный клапан, выход кО торого подключен к выходу рабочей емкости и входу насоса, вь1ход которого подключен к входу ловушки пузырьков; второй выход которой через основной теплообменник и датчик температуры подключен к входу рабочей емкости, реле давления, вход которого подключен к водопроводной магистрали.а выход - к всгюмогательнсму теплообменнику, выход которого подсоединен к стоку, блок автоматического регулирования температуры, первый вход которого электрически соединен с датчиком температуры второй вход - с выходом .реле давления, а выход - с блоком термоэлектрических батарей; пульт управления, электрически соединённый с входами управления первого и второго электромагнитных клапанов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электромагнитной гипертермии злокачественных новообразований. Целью изобретения является повышение эффективности электромагнитной гипертермии путем повышения Защищенности здоровых'тканей в зоне нагрева. Функциональная схема устройства содержит насос, рабочую емкость 2, включающую латексную мембрану 3, закрепленную на электроде 4, основной теплообменник 5, вспомогательный теплообменник 6, блок 7 термоэлектрических батарей, трубопроводы 8, датчик 9 температуры, ловушка 10 пузырьков воздуха, первый электромагнитный клапан 11, резервная емкость 12, второй электромагнитный клапан 13, реле 14 давления, блок 15 автоматического регулирования температуры. 2 ил.^

Фиг2