Создание СВЧ-гипертермии
Накопленный в НИИ онкологии и медицинской радиологии Министерства здравоохранения БССР опыт показал, что создание и поддержание управляемой гипертермии в зоне опухоли во многом зависят от степени совершенства СВЧ-аппаратуры. Аппараты «Луч-58», и «Луч-2» не приспособлены для создания СВЧ-гипертермии в температурно-временных режимах, пригодных для применения в онкологии.
Ступенчатая регулировка мощности при использовании этих аппаратов не позволяет строго выдерживать необходимый температурно-экспозиционный режим, отсутствует возможность быстрого включения и выключения генератора на заданном уровне мощности, а также непосредственного измерения падающей и отраженной мощности.
Нам совместно с группой сотрудников, возглавляемой акад. Н. Д. Девятковым, удалось эти недостатки устранить путем реконструкции указанных аппаратов и подключения к ним соответствующих регулирующих и контролирующих устройств.
В результате была разработана и создана установка для проведения строго дозируемой СВЧ-гипертермии, состоящая из магнетрона аппарата «Луч-58», устройств для плавной подрегулировки мощности, измерителя мощности МЗ-11 с СВЧ-рефлектором для измерения падающей и отраженной мощности, устройства для автоматического включения мощности, индикатора времени излучения со световой сигнализацией. Серийно выпускаемый аппарат «Луч-58» снабжен антенной-излучателем диаметром 90 мм.
Блок-схема
Блок-схема установки для дозируемой локальной СВЧ-гипертермии.
Созданы дополнительный комплект антенн-излучателей диаметром 30 и 60 мм, а также рупорная антенна размерами 80Х100 мм. Блок-схема описанной установки приведена на рисунке выше, а общий вид ее — на рисунке ниже. Питание установки осуществляется от электрической сети 220 В, 50 Гц, потребляемая мощность 700 Вт.
Общий вид установки
Общий вид установки для дозируемой локальной СВЧ-гипертермии.
Одна из особенностей созданной установки состоит в том, что в электрические схемы серийных приборов «Луч-58» и МЗ-11, входящих в ее конструкцию, не внесено принципиальных изменений и они могут работать автономно.
На установке можно работать в двух режимах управления излучением СВЧ-мощности: ручном и автоматическом. При автоматическом режиме автомат циклов позволяет производить излучение мощности по заранее избран ной программе и, что особенно важно, имеется возможность выключения мощности с последующим мгновенным включением ее на ранее выбранный уровень. Эти периодические кратковременные выключения мощности необходимы для измерения истинных температур в тканях, подвергаемых гипертермии.
Опыт показал, что такой режим работы установки (5-минутная подача мощности с минутным интервалом) позволяет, как правило, не изменять подаваемую мощность в период поддержания локальной гипертермии в тканях на нужном температурном уровне. Величина необходимой мощности подбирается индивидуально в каждом случае в зависимости от намеченных режимов локальной гипертермии.
Установка апробирована в эксперименте на 47 животных. Основной целью опытов было изучение возможности создания и поддержания в тканях бедра намеченных температурно-экспозиционных режимов (42°С — 120 мин и 43°С — 60 мин).
Другая задача опытов — изучить влияние указанных воздействий на облучаемые здоровые ткани.
При облучении мы пользовались антеннами, располагая их на расстоянии 6,3 см (0,5Х) от поверхности кожи. Такое расположение антенны не мешает визуальному контролю за нагреваемой тканью и обеспечивает сохранение стерильности в ходе процедуры.
Температуру измеряли в зоне облучения (под кожей, в мышце на глубине 2 и 5 см и в костномозговом канале бедренной кости), а также в прямой кишке и в области барабанной перепонки. Для уменьшения высокочастотных наводок на термопары датчики располагали перпендикулярно направлению вектора Е-поля.
СВЧ-мощность подавалась по 5 мин с интервалами 1 мин, в течение которых проводилась регистрация истинных температур. Облучение 7 животных проводили с постоянной высокой выходной мощностью (75 — 100 Вт); у всех этих животных наблюдался эффект «мгновенного перегрева» (в течение первых 5 мин температура в поверхностных слоях тканей повысилась до 45 — 50°С).
Остальным собакам облучение начинали с небольшой мощности (20 — 30 Вт), а затем в течение 15 — 20 мин мощность постепенно увеличивали до 50 — 100 Вт. За это время включались механизмы терморегуляции, предупреждающие возникновение «мгновенного перегрева».
При подобном режиме работы происходило равномерное постепенное повышение температуры в облучаемой зоне до 42°С. В последующие 120 мин эту температуру поддерживали вариацией выходной мощности, ориентируясь на показатели термопар, главным образом по датчикам, введенным под кожу и в мышцу на глубину 2 см.
Мощность поддерживающих доз СВЧ-поля колебалась от 30 до 100 Вт и составляла 72,17 ± 3,12 Вт (плотность потока мощности 0,4 — 1,5 Вт/см2). Средние величины температур в измеряемых точках представлены на рисунке.
Температура тела собак
Температура тела собак при локальном нагревании СВЧ-полем с длиной волны 12,6 см. 1 — температура подкожной клетчатки; 2 — мышцы бедра на глубине 2 см; 3 — мышцы на глубине 5 см; 4 — костномозгового канала бедренной кости; 5 — прямой кишки; 6 — наружного слухового прохода.
Наиболее быстро (в течение 20 мин) и равномерно можно поднять температуру до 42°С только в поверхностных тканях (глубина до 2 см). В последующие 120 мин эксперимента температура в этих слоях практически не меняется.
В более глубоко расположенных тканях бедра (мышца на глубине 5 см и кость) температурно-экспозиционные режимы оказались плохо регулируемыми. По мере увеличения срока облучения постепенно нагреваются и глубоко расположенные ткани. Это объясняется, вероятно, тем, что в процессе облучения тепло от более нагретых тканей передается глубоким слоям за счет теплопроводимости и усиления кровотока.
Следует отметить, что на 120-й минуте опыта температура в этих тканях повышается по сравнению с исходной на 5 — 6°С. Это положение представляется весьма важным при использовании локальной СВЧ-гипертермии и регионарной химиотерапии для лечения злокачественных новообразований. В органах и тканях, которые не подвергались СВЧ-воздействию, также происходил подъем температуры благодаря усилению кровотока и отдаче тепла нагретой кровью.
Так, температура в прямой кишке и в области кожи наружного слухового прохода (около барабанной перепонки) повышалась на 2,3 и 2,6°С соответственно.
Температура в этих точках повышалась с увеличением продолжительности нагревания бедра и зависела от массы тела животного: чем крупнее собака, тем меньше повышалась температура. После прекращения облучения температура тканей в зоне воздействия снижалась сравнительно медленно и примерно за 20 мин достигала 37°С.
Полученные данные подтверждают возможность точного регулирования с помощью СВЧ-волн длиной 12,6 см температурно-экспозиционных режимов в подкожной клетчатке и мышце на глубине 2 см. В мышце на глубине 5 см температура оказывается ниже в среднем на 2°С, а в бедренной кости — на 4°С.
Гистологическое и гистохимическое исследования тканей, подвергавшихся СВЧ-облучению, и интактных позволили сделать вывод, что локальное СВЧ-нагревание в режимах 42°С, 120 мин не влечет за собой повреждения здоровых тканей. Локальная гипертермия при помощи СВЧ-поля в режиме 43°С, 60 мин приводит к выраженным, но обратимым морфологическим изменениям здоровых тканей.
В клинике при использовании этой установки проведен 671 сеанс местной управляемой гипертермии при комплексном лечении 104 онкологических больных. Опыт показал высокую надежность установки в эксплуатации.
«Применение гипертермии и гипергликемии при лечении
злокачественных опухолей», Н.Н.Александров,
Н.Е.Савченко, С.З.Фрадкин, Э.А.Жаврид
