CC BY
74
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
6. Briskin BS, Yarovaya GA. Immune and enzyme disorders in patients with acute pancreatitis. Surgery. 2001; 7: 21-24. Russian (Брискин Б.С., Яровая Г.А. Иммунные и ферментные нарушения у больных острым панкреатитом // Хирургия. 2001. № 7. С. 21-24.)
7. Yushkov BG, Klimin VG. From immunophysiology to immunopatofiziologii. Bulletin of the Ural medical academia. 2005; 2: 101-105. Russian (Юшков Б.Г., Климин В.Г. От иммунофизиологии к иммунопатофизиологии // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2005. № 2. С. 101-105.)
8. Tolstoi AD, Goltsov RV. The possibility of «breaking» the destructive process in the early stages of pancreatic necrosis. General resuscitation. 2005; 1(3): 58-60. Russian (Толстой А.Д., Гольцов Р.В. Возможности «обрыва» деструктивного процесса на ранних стадиях панкреонекроза // Общая реаниматология. 2005. Т. 1, № 3. С. 58-60.)
9. Faizova LP. The expression of proinflammatory regulating growth and cytokines in patients with chronic pancreatitis. Russian Journal of Hepatology, Gastroenterology, Coloproctology. 2005; 3: 66-69. Russian (Фаизова Л.П. Экспрессия провоспалительных, регулирующих и ростовых цитокинов у больных хроническим панкреатитом // Российский журнал гепатологии, гастроэнтерологии, колопроктологии. 2005. № 3. С. 66-69.)
10. Tsaregorodtseva TM, Zotina MM, Serova TI, Sokolova GN, Yakimchuk GN. Interleukins in chronic diseases of the pishevarenie. Therapeutic Archives. 2003; 75(2): 7-9. Russian (Царегородцева Т.М., Зотина М.М., Серова Т.И., Соколова Г.Н., Якимчук Г.Н. Интерлейкины при хронических заболеваниях органов пищеварения // Терапевтический архив. 2003. Т. 75, № 2. С. 7-9.)
11. Eshanu VS, Shirokova EN, Maevskaya MV. Cytokine profile of the syndrome of autoimmune liver disease during therapy with ursodeoxycholic acid. Russian Journal of Hepatology, Gastroenterology and Coloproctology. 2006; 1: 35-41. Russian (Ешану В.С., Широкова Е.Н., Маевская М.В. Цитоки-новый профиль при синдроме аутоиммунных заболеваний печени на фоне терапии урсодезоксихолиевой кислотой //Российский журнал гепатологии, гастроэнтерологии и колопроктологии. 2006. № 1. С. 35-41.)
12. Ponomarev AD, Semenkov VF, Sapozhnikov AM. Effect of heat shock proteins in the production of reactive oxygen species by human neutrophils. Immunology. 2005; 26(2): 72-75. Russian (Пономарев А.Д., Семенков В.Ф., Сапожников А.М. Влияние белков теплового шока на продукцию активных форм кислорода нейтрофилами человека // Иммунология. 2005. Т. 26, № 2. С. 72-75.)
13. Lebedev VV. Superoxide theory of the pathogenesis and treatment of immune disorders. Bulletin of Medical Sciences. 2004; 2: 34-40. Russian (Лебедев В.В. Супероксидная теория патогенеза и терапии иммунных расстройств // Вестник РАМН. 2004. № 2. С. 34-40.)
а
Статья поступила в редакцию 12.02.2015 г.
Васильченко И.Л., Осинцев А.М., Коломиец С.А.
Кемеровский областной клинический онкологический диспансер, ФГБУН «Институт экологии человека» СО РАН, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
г. Кемерово
МЕТОД ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИНДУКЦИОННОГО
НАГРЕВА АППЛИКАТОРА ВИХРЕВЫМИ ТОКАМИ СУБМЕГАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА В СОЧЕТАНИИ С КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИЕЙ
Одним из методов снижения радиорезистентности злокачественных опухолей является гипертермия: нагревание опухоли до температуры 41-45°С. Сегодня в онкологической практике применяются различные методы нагрева тканей, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Целью исследования является оценка основных физических параметров разрабатываемого авторами метода локальной контактной интраоперационной гипертермии на основе изготовления персонального тканезамещающего аппликатора. Материалы и методы. Экспериментальные исследования возможности индукционного нагрева индивидуального тканезамещающего аппликатора, изготовленного на основе самополимеризующейся пластической массы, проведены с использованием лабораторного инвертора собственной конструкции. Теоретические оценки тепловых и магнитных параметров метода выполнены на основе решения классического уравнения теплопроводности.
Основные результаты. Для сферического аппликатора радиусом 1 см с наполнителем из стальных шариков диаметром 1 мм с массовой долей 50 %, получены следующие оценки: при частоте переменного магнитного поля 100 кГц и амплитуде 100 А/м удельная мощность тепла, выделяющегося в аппликаторе, 100 мВт/см3, градиент температуры вблизи поверхности аппликатора (в среде с тепловыми параметрами воды) 0,5°С/мм, скорость нагрева 3°С/мин. Данные расчетов подтверждены экспериментально.
Выводы. Разработан персонифицированный метод контактной интраоперационной гипертермии, который может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с химиолучевой терапией. На основе теоретических и экспериментальных оценок доказана его эффективность. Проанализированы перспективы развития метода контактной интраоперационной гипертермии.
Ключевые слова: интраоперационная контактная гипертермия; индукционный нагрев.
О^Ошщна Medicine
в Кузбассе
T. 14 № 1 2015
21
МЕТОД ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА АППЛИКАТОРА ВИХРЕВЫМИ ТОКАМИ СУБМЕГАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА В СОЧЕТАНИИ С КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИЕЙ
Vasil'chenko I.L., Osintsev A.M., Kolomiets S.A.
Regional Clinical Cancer Center,
Institute of Human Ecology of the Siberian Branch of the RAS,
Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo
METHOD OF PERSONALIZED CONTACT HYPERTHERMIA MALIGNANT TUMORS BASED ON INDUCTION HEATING OF AN APPLICATOR BY EDDY CURRENTS OF SUBMEGAHERTZ FREQUENCY BAND IN COMBINATION WITH CONTACT RADIATION THERAPY
One of the methods of decreasing radiation resistance of malignant tumors is hyperthermia, i.e. heating of a tumor to temperature of 41-45°С. There are various methods used nowadays for tissue heating and each of them has its own advantages and disadvantages.
Objective of the study is to assess the basic physical parameters of method of local contact intraoperative hyperthermia based on creation of individual tissue-equivalent applicator developed by the authors.
Methods. Experimental studies of the possibility of induction heating of individual tissue-replacing applicator made of selfcuring plastic mass were carried out using laboratory inverter of our own design. Theoretical estimates of the thermal and magnetic parameters of the method are based on the solution of the classical equation of heat transfer.
Results. For a spherical applicator with radius of 1 cm filled with steel balls of 1 mm in diameter with a mass fraction of 50 %, the following estimates were obtained. For the alternating magnetic field with frequency of 100 kHz and amplitude of 100 A/m specific heat power generated in the applicator is 100 mW/cm3, temperature gradient near the applicator surface (in a medium with the thermal parameters of water) is 0,5°C/mm and heating rate is 3°C/min. These calculations are confirmed experimentally.
Conclusions. Personalized method of contact intraoperative hyperthermia is developed, which can be used both alone and in combination with chemoradiation therapy. Its effectiveness is proved by theoretical and experimental evaluations. The prospects of further development of contact intraoperative hyperthermia method are analyzed.
Key words: intraoperative contact hyperthermia; induct
Радиорезистентность обусловлена в значительной степени наличием в них гипоксических клеток, находящихся большую часть времени в S-фазе клеточного цикла. Для необратимого повреждения популяции таких клеток необходимо подведение высоких разовых очаговых и суммарных доз при проведении лучевой или химиолучевой терапии.
Одним из методов, обеспечивающих радиосенсибилизацию клеток опухоли, является гипертермия. Метод основан на нагревании опухоли до температур 41-45°С. Цитотоксический эффект гипертермии основан на следующих принципах: инактивация процесса восстановления сублетальных повреждений клеток, полученных под воздействием излучения [1] ; оксигенация гипоксических клеток [2]; прямое тепловое воздействие на опухолевую ткань и, как следствие, увеличение экспрессии опухолевых антигенов, способствующих распознаванию их иммунной системой
[3].
Гипертермия, как метод лечения злокачественных новообразований, привела к созданию различных устройств для нагрева опухолей при условии сохранения здоровых окружающих тканей. Сегодня в онкологической практике применяются различные методы нагрева тканей [4-6]. Наиболее широкое практическое применение получили методы локальной гипертермии за счет поглощения тканями организма электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ВЧ, УВЧ, СВЧ).
Возможность достаточно точной фокусировки сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения фазированны-
Корреспонденцию адресовать:
ВАСИЛЬЧЕНКО Илья Леонидович, 650036, ул. Волгоградская, 35, ГБУЗ КО ОКОД.
Тел.: +7-905-907-64-51.
E-mail: [email protected]
heating.
ми антеннами является основным преимуществом для локальной гипертермии, однако ее использование ограничено низкой проникающей способностью тканей организма для СВЧ излучения. Кроме того, СВЧ излучение относительно свободно проникает в ткани с высоким электрическим сопротивлением (хрящи, сухожилия, фасции, кости) и, поскольку отвод генерируемого в них тепла затруднен из-за низкой объемной скорости кровотока, эти ткани могут перегреваться и повреждаться еще до того, как в опухоли будет достигнута гипертермическая температура.
Высокочастотное (ВЧ) и ультравысокочастотное (УВЧ) излучение характеризуются несколько большей проникающей способностью, но существенно меньшей возможностью локализации из-за большей длины волны излучения. Еще одним недостатком использования излучения этих диапазонов является перегрев подкожной жировой клетчатки, обладающей более высоким электрическим сопротивлением, чем мышечные ткани.
Известен метод локальной гипертермии для лечения злокачественных опухолей, расположенных на любой глубине внутри тела пациента, за счет имплантирования в них ферромагнитных проводников, служащих источниками тепла. Нагрев имплантатов осуществляется токами Фуко с использованием переменных магнитных полей субмегагерцового диапазона, слабо поглощаемых тканями организма [7]. Как правило, сложная форма опухоли не позволяет прогреть ее данным методом равномерно по всему объему. Из-за высокого градиента температур ткани, непосредственно прилегающие к имплантатам, перегреваются, в то время как более удаленные ткани не прогреваются до необходимой температуры. Кроме того, возникает проблема вывода из организма токсичных продуктов распада опухоли.
В последнее время получил развитие метод гипертермии, реализуемый за счет индукционного наг-
22
T. 14 № 1 2015 MediciinnLass
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
рева вводимых в опухоль суперпарамагнитных жидкостей на основе субдоменных наночастиц (MFH) [8, 9]. Основными преимуществами данного метода являются возможность, как и в предыдущем методе, использования переменных магнитных полей субме-гагерцового диапазона и возможность применения материалов с температурой Кюри, близкой к 43°С. К недостаткам метода следует отнести неравномерное распределение магнитных наночастиц в опухоли из-за особенностей кровотока в опухоли, проблемы с выведением магнитных наночастиц и продуктов распада опухоли из организма, а также сложность реализации источников переменного магнитного поля амплитудой около 104 А/м.
Одним из перспективных методов лечения местнораспространенных злокачественных новообразований, например, рака гортани и гортаноглотки, является метод интраоперационной лучевой терапии с одномоментным изготовлением индивидуального тканеэквивалентного аппликатора и использования аппаратов с высокой мощностью дозы [10, 11].
Персональный аппликатор, учитывающий анатомические особенности пациента и особенности расположения опухоли, изготавливается из самополиме-ризующегося материала, который обладает высокой биологической инертностью, в сочетании с очень низкой способностью к поглощению электромагнитной энергии. Для его нагрева предложено использовать бесконтактный индукционный нагрев ферромагнитных частиц, инкорпорированных в полимерную матрицу [12, 13].
Основой предлагаемого способа является нагрев полимерного тканеэквивалентного аппликатора за счет поглощения ферромагнитными частицами энергии переменного магнитного поля частотой 50-150 кГц. Выделение энергии происходит благодаря токам Фуко, возникающим в равномерно распределенных в объеме полимера ферромагнитных частицах. Электромагнитное поле выбранного частотного диапазона очень слабо поглощается биологическими тканями, поэтому их нежелательный разогрев пренебрежимо мал. Нагреву подвергаются лишь аппликатор и ткани, непосредственно прилегающие к нему, чем обеспечивается высокая локализация гипертермии.
Цель данного исследования — оценка основных физических параметров разрабатываемого авторами метода локальной контактной интраоперационной гипертермии на основе изготовления персонального тканезамещающего аппликатора.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал для изготовления аппликатора двухкомпонентный: пластичный полимер и отвердитель.
Модификации, путем добавления мелкодисперсных ферромагнитных частиц и тщательного перемешивания, подвергается только пластичный полимер. С целью дальнейшего применения в биотехнологических и медицинских приложениях в качестве материала для аппликатора нами была выбрана силиконовая сле-почная масса Speedex putty, широко используемая в стоматологической практике.
Получение тока высокой частоты для индукционного нагрева осуществлялось с помощью лабораторного инвертора. Индукционный нагрев осуществлялся в частотном диапазоне 120 ± 60 кГц. С одной стороны, достаточно мощное электромагнитное поле такого диапазона легко получить на основе широко распространенных электронных приборов. С другой стороны, электромагнитные поля таких частот практически не поглощаются органическими веществами, что позволяет избежать заметного разогрева окружающих аппликатор тканей.
Для исследования возможности индукционного нагрева изготавливались образцы примерно сферической формы одинакового размера. Диаметр образцов был выбран одинаковым и равным 20 мм. В центре образцов в процессе их изготовления формировалось отверстие для введения термометра.
Для оценки тепловых параметров метода рассматривалась простая модель нагреваемого аппликатора, представляющего собой шар радиуса R0 из полимерного материала, в котором равномерно распределены токопроводящие ферромагнитные сферические частицы радиусом г0. Если аппликатор помещен в переменное магнитное поле, характеризующееся амплитудой напряженности H0 и циклической частотой ю, то каждая частица становится источником тепла, выделяющегося в ней за счет протекания токов Фуко. При условии r0 << R и достаточно высокой плотности токопроводящих ферромагнитных частиц можно в первом приближении считать тепловыделяющие источники равномерно и непрерывно распределенными по объему аппликатора.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Распределение температуры T вокруг аппликатора можно приближенно описать классическим уравнением теплопроводности:
-Jt(pcT) = V(kVT) + w, (1)
где р, c и к — плотность, теплоемкость и теплопроводность среды; w — удельная мощность источников тепла. В нашей модели, обладающей сферической симметрией, можно выделить две области с различными наборами постоянных теплофизических параметров: р1, С1 и К1 — внутри аппликатора и р2, С2 и К2 — вне его.
Сведения об авторах:
ВАСИЛЬЧЕНКО Илья Леонидович, канд. мед. наук, зав. радиологическим отделением № 1, ГБУЗ КО ОКОД; науч. сотрудник, ФГБУН Институт экологии человека СО РАН, Кемерово, Россия. E-mail: [email protected]
ОСИНЦЕВ Алексей Михайлович, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой физики, ГБОУ ВПО КемТИПП, г. Кемерово, Россия. КОЛОМИЕЦ Сергей Александрович, канд. мед. наук, главный врач, ГБУЗ КО ОКОД, г. Кемерово, Россия.
I
MedicLn<L=ss T. 14 № 1 2015
ZI
23
МЕТОД ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА АППЛИКАТОРА ВИХРЕВЫМИ ТОКАМИ СУБМЕГАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА В СОЧЕТАНИИ С КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИЕЙ
Учитывая вид явной зависимости удельной мощности тепловых источников от координат:
w(r) =
w1, r < R0 0, r > R0 ,
решение задачи (1) можно представить в виде:
T(r) = i'CCX r < R0
T(r) |T2(r), r > tv
Уравнение (1) для функций Ti(r) и T2(r) удобно представить в сферической системе координат:
dT2(r,t) _ . 1 d
dt 1 r2 dr
dT2(r,t) _ ^ 1 d
dTi(r,t) dr
+ 0i,
dt
2 r2 dr
dT?(r,t)
dr
(2)
где A,i _ Ki / P1C1 и ^2 _ K2 / P2C2 — температуропроводности в соответствующих областях, а 01 _ W1 / P1C1 — скорость роста температуры за счет тепловых источников.
Попытаемся найти аналитическое решение для стационарного предела уравнений (2). Если такое решение существует, то:
dT-i(r)
л 1 d 1 r2 dr
dr
_ -0
(3)
r
и
1d
2 r2 dr
dT2(r)
dr
_ 0.
(4)
Сначала найдем решение однородного уравнения (4). Простой заменой переменной T2(r) _ ^(r) / r преобразуем его в уравнение с постоянными коэффициентами: d2T2(r) / dr2 _ 0. Откуда:
r
T2(r) _ A. + B2. (5)
Для решения уравнения (3) заметим, что, с формальной точки зрения, оно отличается от однородного уравнения (4) лишь наличием правой части. Поэтому его решением будет сумма общего решения однородного уравнения: T1(h)(r) _ A1 / r + B1 и частного решения неоднородного уравнения T^Xr). Простой подстановкой можно убедиться, что частным решением уравнения (3) является, например, функция T1(l)(r) _ -01 / 6Л1 х r2. Таким образом,
T/r) _А + B1 --6|^r2. (6)
1 r 1 6Л1
Значения постоянных A1, A2, B1, B2 могут быть найдены из граничных условий, условия стационарности потока тепла и условий сшивки на границе двух областей.
Так как на достаточном удалении от аппликатора (формально, при r^~) температура определяется температурой окружающей среды T0, из (5) следует, что B2 _ T0.
Условие стационарности потока требует, чтобы выделяющееся в объеме аппликатора в единицу времени тепло за то же время переносилось через произвольное сферическое сечение на расстоянии r > R^.
То есть: 4/3 хя^^ _ —4ят2К2 х dT2(r) / dr. Откуда: A2 _ R13w1 / ЗК2.
Таким образом, в стационарном пределе распределения температуры вокруг аппликатора:
T2(r) _ T0 + RW11. (7)
Температура вблизи поверхности аппликатора составляет, соответственно,
T(R0) _ T0+ -R3kW1. (8)
а градиент температуры вблизи поверхности аппликатора:
dT?(r)
dr
Или, с учетом (8):
r _ R,
R0w1
3K2
(9)
dT2(r) _ Tp - T(Rp)
dr r _ R0 R0 '
Проведем элементарные оценки. Для достижения гипертермического эффекта температура поверхности аппликатора должна составлять, по меньшей мере, 43°С. Тогда при T0 _ 37°С, W1 _ 18k2 / R02. Принимая теплопроводность тканей организма равной теплопроводности воды K2 _ 0,6 Вт / (м х К) и размеры аппликатора R0 _ 1 см _ 0,01 м, получим для оценки удельную тепловую мощность, выделяемую в аппликаторе, W1 ~ 105 Вт / м3 _ 0,1 Вт / см3. При этом градиент температуры, согласно (9), составит примерно 0,5°С/мм. Например, при температуре аппликатора 45°С граница гипертермического нагрева (41°С) пройдет на расстоянии 8 мм от поверхности аппликатора. Это означает, что нагреву подвергаются лишь ткани, непосредственно прилегающие к аппликатору.
Чтобы оценить амплитуду напряженности переменного магнитного поля Hm, рассчитаем мощность тепла, выделяющегося в стальных шариках. Как известно, для одного проводящего шара в переменном магнитном поле тепло, выделяющееся за счет токов Фуко в единицу времени, можно представить в виде
[13]:
W0(r>) = Y/Wl^HmV х F(r0), (10)
где у — проводимость материала шариков, | — магнитная проницаемость материала шариков, F(r0) -функция, характеризующая изменение эффективности тепловыделения из-за скин-эффекта. Для стали с Y _ 107 См / м и | _ 100 при f _ 100 кГц и r0 _ 0,5 мм значение функции F(r0) « 0,5.
При v _ 0,5 в 1 см3 аппликатора содержится примерно 800 шариков диаметром 1 мм. Если все они находятся в одинаковых условиях, то на один шарик приходится мощность тепловыделения w0 _ 0,1/800 _ 1,25 х 10 4 Вт.
Тогда из формулы (11) получим следующее выражение для оценки амплитуды напряженности переменного магнитного поля:
Information about authors:
VASILCHENKO Ilya Leonidovich, candidate of medical sciences, head of radiological department N 1, Regional Clinical Cancer Center; research associate, Institute of Human Ecology, Kemerovo, Russia. E-mail: [email protected]
OSINTSEV Aleksey Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, head of department of physics, Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo, Russia.
KOLOMIETS Sergey Aleksandrovich, candidate of medical sciences, head physician, Regional Clinical Cancer Center, Kemerovo, Russia.
[
24
T. 14 № 1 2015 MediciinnLass
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
нт =
WqCq)
100 А/м,
Y/W^HmVFCo) что примерно в 100 раз меньше, чем напряженности переменных магнитных полей, применяемых в MFH. Последний факт позволяет существенно упростить оборудование для источников переменных полей.
Оценим характерное время нагрева аппликатора. Как следует из первого уравнения системы (2), если пренебречь теплопроводностью и считать, что все выделяющееся тепло расходуется на нагрев аппликатора, то скорость нарастания температуры будет характеризоваться функцией 01, то есть: At = P1c1 / w1 х AT.
Пусть аппликатор представляет собой полимерную основу, в которой равномерно распределены маленькие стальные шарики с массовой долей v. Тогда средняя плотность аппликатора Р1 = psPp / ((1 — v)ps + vpp), а его удельная теплоемкость С[ = (1 — v)ps + vpp, где Cp, cs и Pp, ps — теплоемкости и плотности, соответственно, полимера и стали.
Принимая Cp ~ 1,5 х 103 Дж / (кг х К), cs ~ 0,5 х 103 Дж / (кг х К), и Pp ~ 1,2 х 103 кг / м3, ps ~ 7,8 х 103 кг / м3 и v = 0,5, получим P1 ~ 2 х 103 кг/м3, с1 = 103 Дж / (кг х К). Тогда At = 2 х 106 / 105 х 6 = 120 с = 2 мин. Таким образом, нагрев аппликатора осуществляется за несколько минут даже с учетом теплоотвода за счет теплопроводности.
Для иллюстрации на рисунке показаны результаты нагрева аппликатора, представляющего собой шарик диаметром 2 см в воздушной катушке индуктора, представляющей собой 10 спиральных витков диаметром 4 см и работающего на частоте / =100 кГц. Как видно из рисунка, для нагрева аппликатора на 10°С действительно требуется менее 5 минут.
Таким образом, проведенные оценки подтверждают возможность проведения эффективной гипертермии ложа удаленной опухоли методом локальной контактной интраоперационной гипертермии.
На наш взгляд, данный метод может позволить существенно снизить риск рецидивов после хирургического лечения местнораспространенных форм злокачественных опухолей. Этот метод может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с химио- и радиотерапией. В частности, он идеально сочетается с методом интраоперационной контактной лучевой терапии высокой мощности дозы.
Одним из преимуществ метода является возможность его дальнейшего развития. В частности, поверхность аппликатора может быть использована для размещения лекарственных препаратов различного назначения в слое биоразлагаемого полимера, так как известно, что гипертермия улучшает их биодоступность. В качестве нагревающего агента могут быть использованы вещества с температурой Кюри около 45°С, что позволяет отказаться от контроля температуры аппликатора [14].
Рисунок
Экспериментальные результаты по нагреву аппликатора в катушке индуктора. Мощность нагрева - 20 Вт
Figure
Experimental results of the heating of the applicator in the inductor coil. Heating power is 20 W
Время, мин. / Heating time, min.
массовая доля наполнителя the mass fraction of the filler О 20 % □ 40 % A 60 %
Еще одним направлением модификации может стать использование в качестве аппликатора емкости с мягкими стенками, заполненной магнитной жидкостью. Такой аппликатор легко принимает любую сложную форму.
Методы совместного использования гипертермии и радиотерапии также могут быть модифицированы. В частности, в качестве источника излучения могут быть использованы радиоактивные гранулы с коротким периодом полураспада и заранее рассчитанной мощностью дозы.
ВЫВОДЫ:
1. Разработан персонифицированный метод контактной интраоперационной гипертермии, который может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с химиолучевой терапией.
2. На основе теоретической оценки тепловых параметров метода доказана его эффективность. В частности, на основе формулы (9) можно сделать вывод об уменьшении температурного градиента вблизи поверхности аппликатора с увеличением его размеров.
3. Экспериментально подтверждена возможность эффективного нагрева аппликатора в условиях лабораторной установки.
4. Проанализированы перспективы развития метода контактной интраоперационной гипертермии.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:_________________________________________________________________
1. Raaphorst GP, Ng CE, Yang DP. Thermal radiosensitization and repair inhibition in human melanoma cells: a comparison of survival and DNA double strand breaks. Int. J. Hyperthermia. 1999; 15: 17-27.
Оifauiwa Medicine
в Кузбассе
T. 14 № 1 2015
25
МЕТОД ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА АППЛИКАТОРА ВИХРЕВЫМИ ТОКАМИ СУБМЕГАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА В СОЧЕТАНИИ С КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИЕЙ
2. Song CW, Park H, Griffin RJ. Improvement of tumor oxygenation by mild hyperthermia. Radiat. Res. 2001; 155: 515-528.
3. Asea A, Kraeft SK, Kurt-Jones EA, Stevenson MA, Chen LB, Finberg RW, Koo GC, Calderwood SK. HSP70 stimulates cytokine production through a CD14-dependant pathway, demonstrating its dual role as a chaperone and cytokine. Nat. Med. 2000; 6: 435-442.
4. Wust P, Hildebrandt В, Sreenivasa G, Rau B, Gellermann J, Riess H, Felix R, Schlag PM. Hypertermia in combined treatment of cancer. Lancet Oncol. 2002; 3: 487-497.
5. Moroz P, Jones SK, Gray BN. Status of hyperthermia in the treatment of advanced liver cancer. J. Surg. Oncol. 2001; 77: 259-260.
6. Ulaschik VS. Local hyperthermia in oncology: the use of magnetic field, laser, ultrasound. Questions of balneology, physiotherapy and medical physical training. 2014; 91(2): 48-57. Russian (Улащик В.С. Локальная гипертермия в онкологии: использование магнитного поля, лазерного излучения, ультразвука // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2014. Т. 91, № 2. С. 48-57.)
7. Chin RB, Stauffer PR. Treatment planning for ferromagnetic seed heating. Int. J. Radiation Oncology-Biology-Physics. 1999; 21 (2): 431-439.
8. Jordan A, Scholz R, Wust P, FAhling H, Felix R. Magnetic fluid hyperthermia (MFH): Cancer treatment with AC magnetic field induced excitation of biocompatible superparamagnetic nanoparticles. J. Magnetism and Magnetic Materials. 1999; 201(1-3): 413-419.
9. Huang HS, Hainfeld JF. Intravenous magnetic nanoparticle cancer hyperthermia. International Journal of Nanomedicine. 2013; 8: 2521-2532.
10. Vasilchenko IL, Vinogradov VM, Pastushenko DA. Use of intraoperative contact radiotherapy with the combined treatment of locally advanced larynx cancer. Problems in oncology. 2011; 57(2): 232-235. Russian (Васильченко И.Л., Виноградов В.М., Пастушенко Д.А. Применение интраоперационной контактной лучевой терапии при комбинированном лечении местнораспространенного рака гортани // Вопросы онкологии. 2011. Т. 57, № 2. С. 232-235.)
11. Vasilchenko IL, Pastushenko DA, Kuznetsova TA, Polikarpov AF, Magarill YuA, Maltsev AA, Yudin AL, Cherno SV, Shegai TS. A method of treatment of malignant tumors of larynx and hypopharynx. Patent RU2322199, published 20.04.2008. Russian (Способ лечения злокачественных опухолей гортани и гортаноглотки / Васильченко И.Л., Пастушенко Д.А., Кузнецова Т.А., Поликарпов А.Ф., Магарилл Ю.А., Мальцев А.А., Юдин А.Л., Черно С.В., Шегай Т.С.; № 2006140919; заявл. 20.11.2006; опубл. 20.04.2008, Бюл. № 11.)
12. Osintsev AM, Maitakov AL, Vasil'chenko IL, Vinogradov VM, Rynk VV. A method of local induction heating of biological tissues. Patent RU2497489, published 10.11.2013. Russian (Способ локального индукционного нагрева биологических тканей / Осинцев А.М., Майтаков А.Л., Васильченко И.Л., Виноградов В.М., Рынк В.В.; № 2012122956; 04.06.2012; опубл. 10.11.2013, Бюл. № 31. Патент RU2497489, МПК A61F 7/12 (2006.01), A61N 2/10.)
13. Vasilchenko IL, Vinogradov VM, Pastushenko DA, Osintsev AM, Maitakov AL, Rynk VV, Vasilchenko NV. Use of induction heating for treatment of locally advanced malignant tumors. Problems in oncology. 2013; 59(2): 84-89. Russian (Васильченко И.Л., Виноградов В.М., Пастушенко Д.А., Осинцев А.М., Майтаков AA, Рынк В.В., Васильченко Н.В. Использование локального индукционного нагрева в лечении злокачественных новообразований // Вопросы онкологии. 2013. № 2. С. 84-89.)
14. Vasilchenko IL, Osintsev AM, Glushkov AN, Kolomiets SA, Polikarpov AF, Maitakov AL, Braginskii VI, Pastushenko DA, Vasil'chenko NV, Osintseva MA, Gordeeva LA. A method of personalized treatment for locally advanced malignancies based on local contact hyperthermia with use of tissue-equivalent individual applicator. Patent application 2014124417, registered 16.06.2014. Russian (Способ персонализированного лечения местнораспространенных злокачественных новообразований на основе локальной контактной гипертермии с использованием индивидуального тканеэквивалентного аппликатора / Васильченко И.Л, Осинцев А.М, Глушков А.Н, Коломиец С.А, Поликарпов А.Ф, Майтаков А.Л, Брагинский В.И, Пастушенко Д.А, Васильченко Н.В, Осинцева М.А, Гордеева Л.А.; заявка на изобретение № 2014124417; заявл. 16.06.2014.)
<3
Статья поступила в редакцию 03.01.2015 г.
Барбараш Н.А., Кувшинов Д.Ю., Калентьева С.В., Чичиленко М.В., Тарасенко Н.П., Прокашко И.Ю., Изместьев К.В.
Кемеровская государственная медицинская академия,
г. Кемерово
РЕЗУС-ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ И МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗМА ЛИЦ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА
Предмет исследования. Резус принадлежность и группы крови по системе АВО, а также морфо-функциональные параметры 447 студентов медицинской академии 18-21-летнего возраста.
Цель исследования - выявление связи между резус-принадлежностью и морфо-функциональными особенностями испытуемых.
Методы исследования: оценка роста, массы тела, окружности талии, артериального давления, психофизиологических параметров, успешности учёбы; статистический анализ.
Результаты. Резус-отрицательные студенты отличаются от резус-положительных по гендерному составу, группам крови, успешности учёбы и психометрическим параметрам.
Заключение. Проведенное исследование показало, что генетически обусловленная резус-принадлежность крови человека имеет гендерные различия, может сочетаться с особенностями группового распределения крови по системе АВО и отражаться на морфо-функциональных параметрах организма. У юношей данные показатели имеют более выраженную зависимость от резус-принадлежности крови, чем у девушек.
26
T. 14 № 1 2015 Mediciinn^zbass
