Устройство для электромагнитной гипертермии

(19)(11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Йя Л.ЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СИзобретение относится к медицинской - процессе эксплуатации и невозможность технике. а именно к установкам для элект- изменения степени наполнения эластичнойд ромагнитной (ЭМ) гипертермии злокачест- емкости с теплоносителем в процессе про венных новообразований. цедуры с целью обеспечения оптимальной . дИзвестна система циркуляции и термо- . степени наполнения. ееваЪ статирования теплоносителя, содержащая Наличие воздуха в рабочей емкости сО теплообменник с термоэлектрической бата- . приводит, с одной стороны, к искажению д реей и источником питания, связанные тру- ожидаемого распределения ЭМ поля, а слебопроводами с рабочей емкостью для..довательно, и тепловыделения в тканях тециркулирующеготеплоносителя. Для охлаж- ла, особенно в области, прилегающей к дения горячих спаев термоэлектрической ба- рабочей емкости, а с другой стороны - ухудтареи используется вспомогательный шает охлаждение поверхностных тканейте- . ф теплообменник(теплоотвод). В трубопрово- ла там, где пузыри воздуха препятствуют де между рабочей емкостью и теплообмен.-: тепловому контакту теплоносителя с повер-ником установлен насос, обеспечивающий. хностью тела, Оба эти фактора затрудняют циркуляцию теплоносителя в системе; и могут сделать невозможным адекватныхНедостатки этой системы следующие нагрев опухоли при недопущении перегреСложность удаления воздуха из систе- ва здоровых тканей, Таким образом, отсутмы при заполнении ее теплоносителем и вствие воздуха в рассматриваемой системе(22) 22.11.89 (46) 15.02.92, Бюл, М 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) О;В.Шерешевский, А.И,Мелков и А.В. Клочков (53) 615.47(088,8) (56) Р.йззоп апб Регззоп, Сотрмег соптго- еб есговаче зузсегп аког сйса Ьурегйеппз, Роуз. Ме(. Во., ч. 30, В 4, 1985, рр, 283-292. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ГИЙЕРТЕРМИИ (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электФ ромагнитной гипертермии злокачественных новообразований, Целью изобретения явля ется повышение эффективности электромагнитной гипертермии путем повышения защищенности здоровыхтканей 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 пузырь,. ков воздуха, первый электромагнитный клапан 11, резервная емкость 12, второй электромагнитный клапан 13, реле 14 давления, блок 15 автоматического регулирова- ф ния температуры, 2 ил.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 поверхностью тела, что уменьшает охлаждаемую площадь, увеличивает концентрацию ЗМ 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 вследствие. чрезмерного сплющивания рабочей емкости и возникать местные концентрации ЗМ 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 термодатчиков и субьективные ощущения пациента свидетельствуют о том, что не достигается адекватное температурное распределение в области нагрева. Поэтому возможность 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, закрепленнун. на электроде, основной и вспомогательный теплообменники с блоком термоэлектрических батарей, трубопроводы, введены датчик температур, соединенные последовательно трубопроводами ловушка пузырьков воздуха, первый электромагнитный клапан. резервная емкость, второй электро 20 Устройство для электромагнитной гипертермии содержит насос 1, рабочую ем кость 2, включающую латексную мембрану 30 35 магнитный клапан 13, выход которого подключен к выходу рабочей емкости 2 и входу 50 электрических батарей, пульт 16 управле ния, электрически соединенный с входами 10 15 магнитный клапан, выход которого подключен к выходу рабочей емкости и входу насоса, выход 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 вспомогательному теплообменнику, выход которого соединен со стоком, блок автоматического регулирования 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,На фиг,1 представлена функциональнаясхема устройства; на фиг,2 - вариант выполнения блока автоматического регулирования температуры,3, закрепленную на электроде 4, основной теплообменник 5, вспомогательный теплообменник 6, блок 7 термоэлектрических батарей, трубопроводы 8,В устройство введены датчик 9 температуры, соединенные последовательно трубопроводами, ловушка 10 пузырьков воздуха, первый электромагнитный клапан 11, резервная емкость 12, второй электронасоса 1, выход которого поДключен к входу ловушки 10 пузырьков, второй вход которой через основной теплобменник 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 термоуправления 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 19подключен к реле 14 давления, а измерите- тура описанным выше образом в контуре. ля 16 температуры - к датчику 9 температу- который теперь является замкнутым, будет ры. Выход управляемого выпрямителя циркулировать неизменное количество тепподключен к блоку термоэлектрических ба- лоносителя, что обеспечивает- пбстоянство тарей, .5 степени наполнения рабочей емкости 2 иУстройство работает следующим обра- отсутствие в ней пузырьков воздуха, чем, в зом. свою очередь, обеспечивается требуемаяПри подготовке к процедуре пациента площадь контакта теплоносителя с поверх- укладывают (или устанавливают) в удобное ностью тела пациента в зоне воздействия на положение и устанавливают два конденса него электромагнитным полем.торных электрода 4 в нужнОе положение Для поддержания при процедуре необотносительно тела пациента; определяемое ходимой температуры теплоносителя в осместонахождением опухоли. После этого новном гидравлическом контуре системы на осуществляют заполнение рабочей емкости,. задатчике 12 (фиг.2) температуры устанав каждогозлектрода 4 теплоносителем. Для 15 ливают требуемую конечную температуру этого включают насос 1 и нажатием соответ- - теплоносителя. Включают подачу водопроствующей кнопки на пульте 16 управления водной воды во вспомогательный теплооботкрываютклапан 13. При этом теплоноси- менник 6, чем создается давление в его тель начнет йоступать из резервной, емко-напорной магистрали и включается реле 14 сти 12 в рабочий гидраелический контур и 20 давления, которое через свои нормально- заполнять рабочую емкость 2. После дости- разомкнутые контакты замыкает цепь питажения требуемой степени заполнения этой ния ключей 19 и подключают питание блока емкости, которая контролируется визуаль автоматического регулирования темпе- но, с помощью соответствующей кнопки на ратуры.пульте 16 управления второй клапан 13 за . При проведении процедуры УВЧ-гиперкрывается и резервная емкость 12 отключа- термии между электродами 4 создается ется от рабочего гидравлического контура. электрическое поле УВЧ, которое вызываетПри наличии пузырей воздуха в рабочем нагрев находящихся в нем тканей тела. В гидравлическом контуре, которые наблюда- силу характера распределения электричеются чрез смотровое окно ловушки 16 пу ского поля между электродами и различия в, зырьков воздуха, либо непосредственно в диэлектрических параметрах жировой и мырабочей емкости 2 через полупрозрачнуюшечной ткани удельная поглощаемая мощлатексную мембрану.30, нажатием соответ- ность в поверхностных тканях оказывается ствующей кнопки на пульте 16 открывается выше, чем в глубоко расположенных. Принупервый электромагнитный клапан 11 и часть 35 дительное охлаждение поверхностных ткатеплоносителя с воздушными пузырями вы- ней, расположенных под электродом 4, водится из рабочего гидравлического конту-путем отвода тепла тейлоносителем, циркура череЗ верхний штуцер ловушки 10 и . лирующим в рабочем контуре заявляемой клапан 11 в резервную емкость 13, где воз- системы при работе насоса 1 и контактирудух выходит в атмосферу. После удаления 40 ющим с этими тканями через латексную воздуха из рабочего контура клапан 11 за- мембрану 3 рабочей емкости 2, позволяет крывают, а для восстановления требуемой предотвратить их перегрев и термическое степени заполнения рабочей емкости 2повреждение. Температура теплоносителя вновь открывают клапан 13. Эти операции в рабочем гидравлическом контуре системы повторяют до тех пор, пока при требуемой 45 поддерживается на заданном уровне с по- степени заполнения рабочей емкости 2 ни вмощью основного теплообменника 5, а консмотровом окне ловушки 10 пузырьков воз- тролируется с помощью датчика 9, сигнал с духа, ни под латексной мембраной 3 рабо- выхода которого поступает на вход измеричей емкости 2 не будут просматриватьсятеля 16 температуры блока 15 автоматичевоздушные пузырьки. На этом подготовка к 50 ского регулирования и далее на блок 18 работе гидравлического контура системы сравнения, где он сравнивается с сигналом заканчивается. с задатчика 18 температуры. Сигнал рассогЕсли в ходе процедуры возникает необ- ласования блока 18 сравнения поступает находимость в увеличении или уменьшении сте . вход ключей 19, Сигнал ключей 19 поступапени наполнения рабочей емкости 2, то .55. ет на один из управляющих входов управляоткрываютсоответственно клапаны 13 или 11 емого выпрямителя 20, включая. и повторяют указанные выше операции до соответствующий выпрямитель, который, достижения требуемой степени заполнения. включаясь, питает термоэлектрическую баПри закрытых клапанах 11 и 13,послетарею 7 постоянным током необходимой по- заполнения рабочего гидравлического кон-лярности. При достижении теплоносителемзаданной 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 включаетея в работу управляемый выпрямитель 20,. запитывающий постоянным током необходимой полярности термоэлектрическую батарею 7. Питание термоэлектрической батареи 7 будет продолжатьСя до тех пор, покасигнал . рассогласования. между датчиком 9 темпе, ратуры и задатчиком 17 температуры 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 йовреждения. При срабатывании реле 14 давления также подается световой и,звуковой сигнал тревоги, формирующий персонал. об обесточивании термоэлектрической батареи.Таким образом, данная система позволяет быстро, удобнои 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 техническиеиспытания во ВНИИМПе и находится на клинических испытаниях при проведении процедур УВЧ гипертермии в Казахском 5 НИИ онкологии и радиологии (г. Алма-Ата).Эта система используется в разрабатываемой в настоящее, время установке для УВЧ-гипертермии злокачественных новообразований "Гипертерм".10 Формула изобретенияУстройство для электромагнитной гипертермии, содержащее насос, рабочую емкость, включающую латексную мембрану, закрепленную на электроде, основной и 15 вспомогательный теплообменники с блокомтермоэлектрических батарей, трубопроводы; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности электромагнитной гипертермии путем повышения защи-.20 щенности здоровых тканей в зоне нагрева,в него введены датчик температуры, соеди-ненные последовательно трубопроводами ловушка пузырьков воздуха, первый электромагнитный клапан, резервная емкость, 25 второй электромагнитный клапан, выход которого подключен к выходу рабочей емкости и входу насоса, выход которого подключен к входу ловушки пузырьков; второй выход которой через основной теплообменник и 30 датчик температуры подключен к входу рабочей емкости, реле давления, вход которого подключен к водопроводной магистрали; а выход- к вспомогательному теплообменнику, выход которого подсоединен к стоку, 35 блок автоматического регулирования температуры, первый вход которого электрически соедийен с датчиком температуры, второй вход - с выходом, реле давления, а выход - с блоком термоэлектрических бата рей; пульт управления, электрически соединенный с входами управления первого и второго электромагнитных клапанов.1711913 Составитель Б,Фигуринедактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор С, Ше оизаодстаанно.издатальскиа коибинат фйатантф, г. Ужгород, ул, Гагарин Заказ 485 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при,Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5