RU2527363C1

RU2527363C1 - Method for thermal ablation of bone tumour

Info

Publication number: RU2527363C1
Application number: RU2013127554/14A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Кобзев; Александр Юрьевич Хуторной; Денис Олегович Пахмурин; Александр Александрович Жеравин; Валерий Дмитриевич Семенов; Виктор Николаевич Учаев; Александр Викторович Литвинов; Геворк Самвелович Жамгарян; Александр Анатольевич Свиридов
Original assignee: Анатолий Васильевич Кобзев; Уваров Александр Фавстович; Башкиров Андрей Юрьевич
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-08-27

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: tumour location and size are determined. Insertion points for main and auxiliary heaters are marked. High-temperature heating (thermal ablation) is two-staged. The first stage involves a thermal ablation surrounding a tumour within a normal tissue of the bone. That is ensured by inserting the main heaters into the marked points surrounding the tumour under ultrasonic vibrations to determine an internal heated space. That is followed by the first stage of thermal ablation at a temperature of the main heaters not less than 65. The pre-set temperature is stabilised for the whole period of exposure. The second stage involves the complete thermal ablation of the entire internal heated space of the bone tissue. For this purpose, the auxiliary heaters are inserted into the bone enclosed between the main heaters, into the marked points under ultrasonic vibrations. That is followed by high-temperature ablation at a temperature of all (main and auxiliary) heaters of not less than 65°C. The pre-set temperature of the heaters is stabilised for the whole period of exposure.

EFFECT: method enables providing uniform and stable high-temperature ablation of the bone tumour within the healthy tissues thereby reducing a probability of metastasis and reducing an extent of surgical intervention.

7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, а именно к способу реализации метода высокотемпературной деструкции (термоабляции) ткани кости, заключающемуся в высокотемпературном воздействии на патологически измененные участки кости человека или животного.The invention relates to the field of medicine and veterinary medicine, and in particular to a method for implementing the method of high-temperature destruction (thermal ablation) of bone tissue, which consists in high-temperature exposure to pathologically altered areas of the bone of a person or animal.

Как отмечено в [1. Патент РФ №2468796, МПК (2006.01), A61K 31/541, A61K 31/54, A61K 31/00, A61P 35/00, A61P 19/08, опубликовано 10.12.2012, Бюл. №34], раковые опухоли костей относятся к злокачественному несоответствующему норме росту, обнаруженному в костях, например, к ним относятся первичные опухоли костей, такие как остеосаркома. К опухолям костей также могут относиться вторичные или метастатические опухоли, обнаруженные в костях, которые распространяются из других органов, например груди, легких и простаты. Кроме того, остеосаркома является наиболее распространенной опухолью костей также у собак и обычно поражает собак среднего возраста и крупного размера. Эта форма рака встречается у собак в десять раз чаще, чем у людей. В данной области медицины существует потребность в развитии методов лечения рака кости.As noted in [1. RF patent No. 2468796, IPC (2006.01), A61K 31/541, A61K 31/54, A61K 31/00, A61P 35/00, A61P 19/08, published December 10, 2012, Bull. No. 34], bone cancers refer to malignant inappropriate growth found in bones, for example, these include primary bone tumors, such as osteosarcoma. Bone tumors can also include secondary or metastatic tumors found in bones that spread from other organs, such as the chest, lungs, and prostate. In addition, osteosarcoma is also the most common bone tumor in dogs and usually affects middle-aged and large dogs. This form of cancer is ten times more common in dogs than in humans. There is a need in the art for the development of bone cancer treatments.

В [1] описан способ лечения рака кости без применения термического воздействия. Согласно способу [1], частично удаляют опухоль кости у субъекта. После этого производят обработку области, примыкающей к тому участку кости, где опухоль была, по меньшей мере, частично удалена, гелем, содержащим тауролидин, таурултам, их смесь или их раствор, находящийся в равновесном состоянии. В предпочтительных вариантах осуществления этого изобретения гель является рассасывающимся. Особенно предпочтительно, если это гель на водной основе, включающий фибриллярный белок с поперечными сшивками или состоящий из него.In [1], a method for treating bone cancer without the use of thermal exposure is described. According to the method [1], a bone tumor in a subject is partially removed. After that, the area adjacent to that part of the bone where the tumor was at least partially removed is treated with a gel containing taurolidine, taurultam, their mixture or their solution in equilibrium. In preferred embodiments of this invention, the gel is absorbable. It is particularly preferred if it is a water-based gel comprising or consisting of a crosslinked fibrillar protein.

Кроме того, в настоящее время для лечения опухоли кости используют прямое термическое воздействие на опухолевую ткань с целью ее разрушения - абляцию опухоли. Наиболее распространенными являются радиочастотная абляция, ультразвуковая абляция, лазерная абляция, микроволновая абляция [2. Vogl TJ, Helmberger TK, Mack MG, Reiser MF (eds) Percutaneous Tumor Ablation in Medical Radiology. 2008, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York pp 258]. Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки.In addition, for the treatment of bone tumors, direct thermal effects on tumor tissue are currently used to destroy it - ablation of the tumor. The most common are radiofrequency ablation, ultrasonic ablation, laser ablation, microwave ablation [2. Vogl TJ, Helmberger TK, Mack MG, Reiser MF (eds) Percutaneous Tumor Ablation in Medical Radiology. 2008, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York pp 258]. Each method has its advantages and disadvantages.

Из уровня техники известна система фокусированного воздействия ультразвуком высокой интенсивности для сканирования и лечения опухолей [3. Патент на изобретение RU №2210409, опубликован 20.08.2003, МПК A61N 7/02, A61F 7/00]. Согласно этому способу фокусируют ультразвук высокой интенсивности (HIFU), который используют как для сканирования (определения места положения и формы опухоли), так и для лечения опухолей. Для этого формируют из ультразвуковых волн объемную точку с высокой энергией (фокальную зону). Энергия в этой зоне достигает свыше 1000 Вт/см² и температура мгновенно повышается до >70°C. Воздействуют сформированной фокальной зоной на опухолевую ткань. При этом разрушающее воздействие проводят в фиксированной точке (для опухолей размером менее 1 см³), или в последовательных точках (для опухолей размером более 1 см³), при этом две соседние точки разрушения перекрываются на 1/10-1/2 часть для того, чтобы обеспечить полное разрушение опухолевой ткани. В случае, когда опухолевая ткань имеет форму длинных тяжей, осуществляют непрерывное разрушающее воздействие, то есть облучение проводят однократно в течение 30 с. Применение ультразвука для абляции костной ткани описано так же в монографии [2]. Принципиальные недостатки способа, описанного в [3], связаны с закономерностями распространения УЗ колебаний в тканях человеческого тела и заключаются в следующем, во-первых, при использовании метода деструкции с применением ультразвука практически невозможно избежать поражения здоровых клеток организма даже при сколь угодно высоком уровне фокусирования ультразвуковых колебаний, что требует в свою очередь проведения точного сканирования формы опухоли и ее места расположения. Во-вторых, ультразвук практически полностью отражается от кортикального слоя кости. В-третьих, ультразвук может изменять направление при переходе из одной среды в другую. Эти недостатки существенно ограничивают возможности применения данного способа случаями расположения опухоли на поверхности или около поверхности кости. Кроме того, осуществление данного способа требует специального сложного дорогого оборудования и высококвалифицированных специалистов как в области медицины, так и в области специальной техники.The prior art system for focused exposure to high intensity ultrasound for scanning and treating tumors [3. Patent for invention RU No. 2210409, published on 08/20/2003, IPC A61N 7/02, A61F 7/00]. According to this method, high-intensity ultrasound (HIFU) is focused, which is used both for scanning (determining the location and shape of the tumor) and for treating tumors. For this, a high-energy volume point (focal zone) is formed from ultrasonic waves. The energy in this zone reaches over 1000 W / cm ² and the temperature instantly rises to> 70 ° C. Influence the formed focal zone on the tumor tissue. In this case, the destructive effect is carried out at a fixed point (for tumors smaller than 1 cm ³ ), or at consecutive points (for tumors larger than 1 cm ³ ), while two adjacent fracture points overlap by 1 / 10-1 / 2 part to ensure complete destruction of the tumor tissue. In the case when the tumor tissue has the form of long cords, a continuous destructive effect is performed, that is, irradiation is carried out once for 30 s. The use of ultrasound for ablation of bone tissue is also described in the monograph [2]. The principal disadvantages of the method described in [3] are associated with the laws of propagation of ultrasonic vibrations in the tissues of the human body and are as follows, firstly, when using the destruction method using ultrasound, it is practically impossible to avoid damage to healthy body cells even at an arbitrarily high level of focusing ultrasonic vibrations, which in turn requires an accurate scan of the shape of the tumor and its location. Secondly, ultrasound is almost completely reflected from the cortical layer of the bone. Thirdly, ultrasound can change direction when moving from one medium to another. These disadvantages significantly limit the possibility of using this method when the tumor is located on or near the surface of the bone. In addition, the implementation of this method requires special complex expensive equipment and highly qualified specialists both in the field of medicine and in the field of special equipment.

Из уровня техники известен способ оперативного лечения опухолей костей [4. Патент РФ №2087132, МПК A61B 17/56, A61B 17/22, опубликовано 20.08.1997 г.]. Согласно этому способу опухоль удаляют путем резекции, после чего осуществляют пластику дефекта кости костными трансплантатами с применением дренажной системы. Для этого после удаления опухоли в стенках остаточной костной полости формируют дренажные отверстия в количестве, определяемом ее величиной и достаточном для свободного оттока крови в окружающие мягкие ткани. Этот способ позволяет предупредить формирование гематомы и нагноение в остаточной костной полости после удаления опухоли. Однако данный способ основан на хирургическом вмешательстве, существенно ослабляет кость, требует костных трансплантатов и не исключает метастазирование.The prior art method for surgical treatment of bone tumors [4. RF patent No. 2087132, IPC A61B 17/56, A61B 17/22, published on 08/20/1997]. According to this method, the tumor is removed by resection, followed by plastic bone defect bone grafts using a drainage system. For this, after removal of the tumor in the walls of the residual bone cavity, drainage holes are formed in an amount determined by its size and sufficient for free outflow of blood into the surrounding soft tissues. This method prevents the formation of hematoma and suppuration in the residual bone cavity after removal of the tumor. However, this method is based on surgical intervention, significantly weakens the bone, requires bone grafts and does not exclude metastasis.

Из уровня техники известен патент [5. Патент РФ №2217088, опубликован 27.11.2003, МПК A61B 17/56, A61B 18/20], в котором описан способ лечения доброкачественных опухолей и опухолеобразных поражений костей у детей [6. Л.В. Прокопова, Н.Г. Николаева. Сравнительная оценка результатов сохранных операций при доброкачественных опухолях и опухолеподобных поражениях костей у детей. Ортопедия, 5, 1991, с.61-65.], который является наиболее близким по технической сути и взят за прототип. После определения места расположения и размера опухоли, согласно способу [6] в компактном слое кости образуют окно, через которое удаляют патологические ткани, а здоровые ткани остаточной костной полости подвергают обработке CO₂-лазером (лазерная абляция). При резком истончении кортикальных стенок их удаляют вместе с патологическими тканями, а стенки, сохраняющие механическую прочность, подвергают лазерной обработке. Этот способ, как и аналог [4], позволяет предупредить формирование гематомы и нагноение в остаточной костной полости после удаления опухоли, благодаря обработке костной полости CO₂-лазером. Однако способ [6] достаточно травматичен для пациентов, так как очень часто сильно ослабляется механическая прочность кости, что в определенных случаях требует осуществления пластики и укрепления кости. Кроме того, лазерная обработка проводится высокосфокусированным лучом, что допускает возможность появления необработанных участков поверхности остаточной костной полости (неравномерная термоабляция). Кроме того, этот способ не исключает метастазирования, потому что лазерную обработку костной полости проводят после удаления патологического очага, когда метастазы уже могут быть унесены кровотоком при проведении его резекции. Кроме того, для реализации данного способа требуется узкоспециализированное дорогостоящее оборудование - CO₂-лазер. Эти недостатки снижают эффективность способа [6] и снижают возможность его широкого применения.The prior art patent is known [5. RF patent No. 2117088, published November 27, 2003, IPC A61B 17/56, A61B 18/20], which describes a method for treating benign tumors and tumor-like bone lesions in children [6. L.V. Prokopova, N.G. Nikolaev. Comparative evaluation of the results of safe operations in benign tumors and tumor-like bone lesions in children. Orthopedics, 5, 1991, pp. 61-65.], Which is the closest in technical essence and taken as a prototype. After determining the location and size of the tumor, according to the method [6], a window is formed in the compact bone layer through which pathological tissues are removed, and healthy tissues of the residual bone cavity are treated with a CO ₂ laser (laser ablation). With a sharp thinning of the cortical walls, they are removed together with pathological tissues, and the walls that retain mechanical strength are subjected to laser treatment. This method, like the analogue [4], allows to prevent the formation of a hematoma and suppuration in the residual bone cavity after removal of the tumor, due to the treatment of the bone cavity with a CO ₂ laser. However, the method [6] is quite traumatic for patients, since very often the mechanical strength of the bone is greatly weakened, which in certain cases requires the implementation of plastic surgery and bone strengthening. In addition, laser processing is carried out by a highly focused beam, which allows the possibility of the appearance of untreated sections of the surface of the residual bone cavity (uneven thermal ablation). In addition, this method does not exclude metastasis, because laser treatment of the bone cavity is carried out after removal of the pathological focus, when metastases can already be carried away by the bloodstream during resection. In addition, the implementation of this method requires highly specialized expensive equipment - CO ₂ laser. These disadvantages reduce the effectiveness of the method [6] and reduce the possibility of its widespread use.

Задачей изобретения является повышение эффективности локальной термоабляции опухоли кости при одновременном снижении травматичности способа за счет уменьшения объема хирургического вмешательства.The objective of the invention is to increase the efficiency of local thermal ablation of a bone tumor while reducing the invasiveness of the method by reducing the volume of surgical intervention.

Технический результат заключается в обеспечении равномерной и стабильной высокотемпературной абляции опухоли кости в пределах здоровых тканей при одновременном упрощении реализации заявляемого способа и повышении возможности его широкого применения.The technical result consists in ensuring uniform and stable high-temperature ablation of a bone tumor within healthy tissues while simplifying the implementation of the proposed method and increasing the possibility of its widespread use.

Для решения задачи и достижения технического результата заявляемый способ, как и прототип, содержит такие общие операции, как определение места расположения и размера опухоли с последующим высокотемпературным воздействием на кость в пределах здоровых тканей.To solve the problem and achieve a technical result, the claimed method, like the prototype, contains such general operations as determining the location and size of the tumor with subsequent high-temperature exposure to the bone within healthy tissues.

В отличие от прототипа в заявляемом способе высокотемпературному воздействию (термоабляции) подвергают как здоровые, так и опухолевые ткани кости. Термоабляцию осуществляют путем непосредственного нагрева ткани кости в заданных точках, при этом нагрев проводят в два этапа. На первом этапе проводят термоабляцию вокруг опухоли в пределах здоровой ткани. Для этого в намеченные точки вокруг опухоли под воздействием ультразвуковых колебаний вводят основные нагреватели, определяя внутреннюю нагреваемую объемную область. После этого осуществляют высокотемпературную абляцию при температуре основных нагревателей не менее 65°C, при этом стабилизируют заданную температуру в течение всего времени воздействия. На втором этапе проводят полную термоабляцию всей внутренней нагреваемой объемной области ткани кости, заключенной между основными нагревателями и включающей как здоровые, так и опухолевые ткани. Для этого в область кости, заключенную между основными нагревателями, в намеченные точки под воздействием ультразвуковых колебаний вводят дополнительные нагреватели. После этого осуществляют высокотемпературную абляцию при температуре всех (основных и дополнительных) нагревателей не менее 65°C, стабилизируя заданную температуру в течение всего времени воздействия всех нагревателей.In contrast to the prototype, in the inventive method, both healthy and tumor bone tissues are exposed to high-temperature effects (thermal ablation). Thermoablation is carried out by directly heating bone tissue at predetermined points, while heating is carried out in two stages. At the first stage, thermoablation is performed around the tumor within healthy tissue. To do this, the main heaters are introduced into the targeted points around the tumor under the influence of ultrasonic vibrations, determining the internal heated volume region. After that, high-temperature ablation is carried out at a temperature of the main heaters of at least 65 ° C, while stabilizing the set temperature during the entire exposure time. At the second stage, complete thermoablation of the entire internal heated volumetric area of bone tissue is carried out, enclosed between the main heaters and including both healthy and tumor tissues. To do this, additional heaters are introduced into the bone area enclosed between the main heaters, and additional heaters are introduced into the target points under the influence of ultrasonic vibrations. After that, high-temperature ablation is carried out at a temperature of all (primary and secondary) heaters of at least 65 ° C, stabilizing the set temperature during the entire exposure time of all heaters.

В частных случаях на первом этапе высокотемпературной абляции температура основных нагревателей составляет 90-95°C при времени воздействия 8-12 минут. На втором этапе высокотемпературной абляции температура всех (основных и дополнительных) нагревателей составляет 90-95°C при времени воздействия 20-25 минут. Основные нагреватели располагают в намеченных точках на удалении 8-12 мм друг от друга и на расстоянии не менее 5-7 мм от границы опухолевой ткани кости. Дополнительные нагреватели располагают в намеченных точках опухолевой ткани кости равномерно и на удалении 8-12 мм друг от друга. Введение основных и дополнительных нагревателей осуществляют под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 20-25 кГц и амплитудой 10-100 мкм.In particular cases, at the first stage of high-temperature ablation, the temperature of the main heaters is 90-95 ° C with an exposure time of 8-12 minutes. At the second stage of high-temperature ablation, the temperature of all (primary and secondary) heaters is 90-95 ° C with an exposure time of 20-25 minutes. The main heaters are located at the designated points at a distance of 8-12 mm from each other and at a distance of at least 5-7 mm from the border of the tumor tissue of the bone. Additional heaters are placed at the designated points of the tumor tissue of the bone evenly and at a distance of 8-12 mm from each other. The introduction of the main and additional heaters is carried out under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 20-25 kHz and an amplitude of 10-100 microns.

В частном случае нагреватель выполняют в виде иглы.In the particular case, the heater is made in the form of a needle.

Из уровня техники в известных источниках информации не выявлен способ реализации термоабляции кости, характеризующийся той же совокупностью признаков, что и заявляемый способ. Это подтверждает новизну заявляемого способа.From the prior art, in known sources of information, a method for implementing thermal ablation of bone, characterized by the same set of features as the claimed method, has not been identified. This confirms the novelty of the proposed method.

Из уровня техники не обнаружены имеющие перспективу широкого применения способы термоабляции опухоли кости, в которых равномерная и стабильная высокотемпературная абляция как здоровых, так и опухолевых тканей снижает травматичность способа за счет уменьшения объема хирургического вмешательства, связанного с удалением части пораженной кости, как например, в аналогах [1, 4] и прототипе [6]. Опухоль, подвергнутая термоабляции, остается внутри кости. И как отмечено в [3] «медицинские исследования показали, что когда разрушенная опухоль остается в теле, она усиливает иммунитет организма; в конечном счете, она рассасывается в организме и замещается фиброзной тканью». То есть при реализации термоабляции предлагаемым способом отсутствует необходимость непременной хирургической операции. Это обеспечивается тем, что термоабляцию проводят в два этапа. На первом этапе проводят термоабляцию вокруг опухоли. Для этого в намеченные точки вокруг опухоли вводят основные нагреватели, определяя внутреннюю нагреваемую объемную область. После этого проводят первый этап термоабляции при температуре основных нагревателей не менее 65°C, стабилизируя заданную температуру. Результат первого этапа термоабляции, как и в известном из уровня техники способе, описанном в [7. Патент РФ №2467720, МПК A61B 18/12, A61N 7/00 (2006.01), опубликован 27.11.2012, Бюл. №33], основан на том, что тепловые поля, излучаемые нагревателями (нагревательными иглами в [7]), расположенными в намеченных точках вокруг опухоли в пределах здоровых тканей, суммируются друг с другом, образуя внутреннюю нагреваемую объемную область (внутреннюю нагреваемую зону в [7]), включающую опухолевую ткань и часть здоровой ткани, ограниченной нагревателями. Здоровая ткань, находящаяся за пределами нагревателей, нагревается незначительно. Это связано с тем, что в здоровых тканях происходит эффективный отвод тепла вследствие хорошего кровотока и отсутствует суммирование тепловых полей. Тепловые поля от каждого основного нагревателя перекрываются между собой и все вместе образуют замкнутую внутреннюю нагреваемую объемную область биоткани с нарушенным кровоснабжением, охватывающую опухоль (фиг.2, 3 в [7]) и позиция 9 фиг.3 заявляемого способа. Нарушенное кровоснабжение биоткани в объемной области уменьшает отходящий от нее поток тепла, а также вызывает дополнительное разрушение клеток опухоли за счет гипоксии (недостатка кислорода в тканях), что повышает эффективность термоабляции (локальной гипертермии в [7]). Этот результат подтверждается экспериментальными исследованиями авторов как в заявляемом способе, так и в источнике [7]. Однако в известном способе [7] этот результат доказан при введении нагревателей в мягкие ткани, тогда как в заявляемом способе - в ткани кости. Кроме того, в [7] используется температура воздействия 45°C, в заявляемом же способе температура воздействия является более высокой и составляет не менее 65°C, что позволяет создать вокруг пораженной ткани кости не только замкнутую объемную область биоткани с нарушенным кровоснабжением как в [7], но и получить дополнительный технический результат, а именно создать границу объемной области, прогретую до температуры коагуляции белка, т.е. обеспечить разрушение (обжигание) тканей.The prior art has not found promising widespread use of methods for thermal ablation of a bone tumor in which uniform and stable high-temperature ablation of both healthy and tumor tissues reduces the invasiveness of the method by reducing the amount of surgical intervention associated with the removal of part of the affected bone, such as in analogues [1, 4] and prototype [6]. A thermally ablated tumor remains inside the bone. And as noted in [3], “medical studies have shown that when a destroyed tumor remains in the body, it enhances the body’s immunity; ultimately, it resolves in the body and is replaced by fibrous tissue. ” That is, when implementing thermal ablation by the proposed method, there is no need for an indispensable surgical operation. This is ensured by the fact that thermal ablation is carried out in two stages. At the first stage, thermal ablation is performed around the tumor. To do this, the main heaters are introduced into the targeted points around the tumor, determining the internal heated volume region. After that, the first stage of thermal ablation is carried out at a temperature of the main heaters of at least 65 ° C, stabilizing the set temperature. The result of the first stage of thermal ablation, as in the prior art method described in [7. RF patent No. 2467720, IPC A61B 18/12, A61N 7/00 (2006.01), published November 27, 2012, Bull. No. 33], based on the fact that the thermal fields emitted by heaters (heating needles in [7]) located at the designated points around the tumor within healthy tissues summarize with each other, forming an internal heated volumetric region (internal heated zone in [ 7]), including tumor tissue and a portion of healthy tissue bounded by heaters. Healthy tissue outside the heaters does not heat up much. This is due to the fact that in healthy tissues there is an effective heat removal due to good blood flow and there is no summation of thermal fields. The thermal fields from each main heater overlap and together form a closed internal heated volumetric region of the biological tissue with impaired blood supply, covering the tumor (figure 2, 3 in [7]) and position 9 of figure 3 of the proposed method. The disturbed blood supply to the biological tissue in the volumetric region reduces the heat flux emanating from it, and also causes additional destruction of the tumor cells due to hypoxia (lack of oxygen in the tissues), which increases the efficiency of thermal ablation (local hyperthermia in [7]). This result is confirmed by experimental studies of the authors both in the claimed method and in the source [7]. However, in the known method [7], this result is proved with the introduction of heaters into soft tissues, while in the present method - in bone tissue. In addition, in [7] the exposure temperature is used at 45 ° C, in the claimed method, the exposure temperature is higher and at least 65 ° C, which allows creating not only a closed volumetric region of biological tissue with impaired blood supply around the affected bone tissue as in [ 7], but also to obtain an additional technical result, namely, to create a boundary of the volume region warmed up to the protein coagulation temperature, ie provide destruction (burning) of tissues.

На втором этапе проводят полную термоабляцию всей внутренней нагреваемой объемной области. Для этого в намеченные точки в нагреваемую объемную область под воздействием ультразвуковых колебаний вводят дополнительные нагреватели и осуществляют высокотемпературную абляцию при температуре всех (основных и дополнительных) нагревателей не менее 65°C, стабилизируя их заданную температуру в течение всего времени воздействия. На втором этапе термоабляции высокотемпературному воздействию подвергаются как здоровые, так и опухолевые ткани всей внутренней нагреваемой объемной области. При этом ее граница оказывается подвергнутой двойному высокотемпературному воздействию, что в еще большей степени способствует изоляции опухолевой ткани кости от здоровой. При этом двойному высокотемпературному воздействию подвергается часть опухолевой ткани кости, непосредственно прилегающая к здоровой ткани, что еще в большей степени снижает вероятность метастазирования. Заявляемый способ прост в реализации, так как высокотемпературная абляция осуществляется путем передачи тепла в пораженную ткань кости нагревателями и не требует узкоспециализированного дорогостоящего оборудования как в [3, 6].At the second stage, complete thermal ablation of the entire internal heated volume region is carried out. To this end, additional heaters are introduced into the target volume region under the influence of ultrasonic vibrations under the influence of ultrasonic vibrations and high-temperature ablation is performed at a temperature of all (primary and secondary) heaters of at least 65 ° C, stabilizing their desired temperature during the entire exposure time. At the second stage of thermoablation, both healthy and tumor tissues of the entire internal heated volumetric region are exposed to high-temperature exposure. Moreover, its border is subjected to double high-temperature effects, which further contributes to the isolation of tumor tissue from healthy bone. At the same time, a part of the tumor tissue of the bone directly adjacent to healthy tissue is exposed to double high-temperature exposure, which further reduces the likelihood of metastasis. The inventive method is simple to implement, since high-temperature ablation is carried out by transferring heat to the affected bone tissue by heaters and does not require highly specialized expensive equipment as in [3, 6].

Изобретение явным образом для специалиста не следует из уровня техники и соответствует, по мнению заявителей, требованиям критерия охраноспособности «изобретательский уровень».The invention does not explicitly follow the prior art for a specialist and, according to the applicants, meets the requirements of the eligibility criterion of "inventive step".

Способ поясняется чертежами и примером конкретного выполнения. На фиг.1 показаны схема устройства для реализации заявляемого способа и схематичное изображение разреза кости в плоскости, параллельной установленным нагревателям. На фиг.2 схематично показан разрез кости в плоскости, перпендикулярной установленным нагревателям. На фиг.3 схематично показано наложение тепловых полей, образованных основными нагревателями, расположенными вокруг опухоли (первый этап термоабляции). На фиг.4 схематично показано наложение тепловых полей, образованных всеми (основными и дополнительными) нагревателями, расположенными как вокруг, так и внутри опухоли (второй этап термоабляции).The method is illustrated by drawings and an example of a specific implementation. Figure 1 shows a diagram of a device for implementing the inventive method and a schematic illustration of a bone incision in a plane parallel to the installed heaters. Figure 2 schematically shows a bone incision in a plane perpendicular to the installed heaters. Figure 3 schematically shows the superposition of thermal fields formed by the main heaters located around the tumor (the first stage of thermal ablation). Figure 4 schematically shows the superposition of thermal fields formed by all (primary and secondary) heaters located both around and inside the tumor (second stage of thermal ablation).

Заявляемый способ может быть реализован с помощью устройства, показанного на фиг.1. Это устройство содержит блок управления стабилизацией температуры, имеющий управляющие каналы 1, 2, … N, с основными нагревателями 3 фиг.1 и дополнительными нагревателями 10 фигуры 2 и 4. Позицией 4 на фиг.1 обозначен кортикальный слой костной ткани, позицией 5 - губчатая ткань кости, 6 - контур опухоли. На фигурах 3 и 4 использованы следующие обозначения: 7 - тепловые поля, образованные основными нагревателями; 8 - зоны наложения тепловых полей, образованных основными нагревателями (зона абляции или внутренняя нагреваемая объемная область биоткани с нарушенным кровоснабжением); 9 - граница внутренней нагреваемой объемной области, подвергаемая двойной высокотемпературной абляции.The inventive method can be implemented using the device shown in figure 1. This device contains a temperature stabilization control unit having control channels 1, 2, ... N, with the main heaters 3 of FIG. 1 and additional heaters 10 of FIGS. 2 and 4. Position 4 in figure 1 indicates the cortical layer of bone tissue, position 5 - spongy bone tissue, 6 - tumor contour. In figures 3 and 4, the following notation is used: 7 - thermal fields formed by the main heaters; 8 - zones of application of thermal fields formed by the main heaters (ablation zone or internal heated volumetric region of biological tissue with impaired blood supply); 9 - the boundary of the internal heated volume region subjected to double high-temperature ablation.

Суть заявляемого способа рассмотрена на конкретном примере, в котором высокотемпературному воздействию подвергалась бедренная кость животного (свиньи), при этом количество основных нагревателей было равно 8, а дополнительных - 5, фиг.4. После определения места локализации опухоли, при помощи рентгеновского исследования, наметили точки для ввода основных нагревателей 3 и дополнительных 10, определяя тем самым внутреннюю нагреваемую объемную область. Далее по намеченным точкам с помощью ультразвукового устройства через кортикальный слой костной ткани 4 в губчатую ткань кости 5, фиг.1, вводили основные нагреватели 3 на равном удалении друг от друга вокруг опухоли 6, фиг.3. Расстояние от границы опухоли 6, фиг.2, до нагревателей не менее 5 мм. При введении нагревателей 3 под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 22 кГц и амплитудой 45 мкм произошло нарушение кровоснабжения и прижигание каналов введения нагревателей вследствие явления кавитации. После введения основных нагревателей 3 фиг.3, осуществляли первый этап высокотемпературной абляции при температуре основных нагревателей 95°C в течение 10 минут, при этом с помощью блока управления стабилизацией температуры фиг.1 поддерживали температуру на заданном уровне в течение всего времени воздействия. Тепловые поля 7 от основных нагревателей 3 образовали внутреннюю нагреваемую объемную область с границей 9 вокруг опухоли 6 фиг.3. Температура ткани на границе 9 по показаниям термодатчиков (не показаны) составила 92-93°C. В центре опухоли 6 температура составила 62-64°C. Таким образом, на первом этапе термоабляции образовалась граница внутренней нагреваемой объемной области, прогретая до температуры, вызывающей коагуляцию белка. Это приводит к нарушению кровоснабжения опухоли и к снижению вероятности распространения метастазов.The essence of the proposed method is considered in a specific example, in which the femur of an animal (pig) was exposed to high-temperature exposure, while the number of main heaters was 8, and the additional heaters were 5, Fig. 4. After determining the location of the tumor, using x-ray studies, outlined points for the input of the main heaters 3 and an additional 10, thereby determining the internal heated volume region. Next, at the designated points using an ultrasound device through the cortical layer of bone tissue 4 into the spongy tissue of the bone 5, Fig.1, the main heaters 3 were introduced at an equal distance from each other around the tumor 6, Fig.3. The distance from the border of the tumor 6, figure 2, to the heaters is not less than 5 mm With the introduction of heaters 3 under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 22 kHz and an amplitude of 45 μm, there was a violation of blood supply and cauterization of the channels for introducing heaters due to cavitation. After the introduction of the main heaters 3 of FIG. 3, the first stage of high-temperature ablation was carried out at a temperature of the main heaters of 95 ° C for 10 minutes, while using the temperature stabilization control unit of FIG. 1, the temperature was maintained at a predetermined level during the entire exposure time. Thermal fields 7 from the main heaters 3 formed an internal heated volumetric region with a border of 9 around the tumor 6 of FIG. 3. The temperature of the tissue at border 9 according to the readings of thermal sensors (not shown) was 92-93 ° C. In the center of tumor 6, the temperature was 62-64 ° C. Thus, at the first stage of thermoablation, a boundary of the internal heated bulk region was formed, which was warmed up to the temperature causing protein coagulation. This leads to a violation of the blood supply to the tumor and to a decrease in the likelihood of the spread of metastases.

На втором этапе в область кости, заключенную между основными нагревателями 3, в намеченные ранее точки под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой 22 кГц и амплитудой 45 мкм вводили дополнительные нагреватели 10 фиг.4. После этого осуществляли полную высокотемпературную абляцию всеми нагревателями (основными 3 и дополнительными 10) при температуре 95°C в течение 25 минут, стабилизируя заданную температуру в течение всего времени воздействия. Наложение тепловых полей от нагревателей 3 и 10, фиг.4, привело к тому, что температура во всей внутренней нагреваемой области, включая ее границу 9, достигла 92-94°C.At the second stage, additional heaters 10 of Fig. 4 were introduced into the bone region enclosed between the main heaters 3 and previously designated under ultrasonic vibrations with a frequency of 22 kHz and an amplitude of 45 μm. After that, full high-temperature ablation was performed with all heaters (main 3 and additional 10) at a temperature of 95 ° C for 25 minutes, stabilizing the set temperature during the entire exposure time. The application of thermal fields from the heaters 3 and 10, figure 4, led to the fact that the temperature in the entire internal heated region, including its border 9, reached 92-94 ° C.

Таким образом, высокотемпературному воздействию подвергался весь объем кости, заключенный между основными нагревателями, а граница внутренней нагреваемой объемной области 9 была подвергнута двукратному высокотемпературному воздействию на том же уровне температуры, что в еще большей степени вызвало повреждение опухолевой ткани и обеспечило снижение вероятности метастазирования. Проведенная термоабляция позволяет снизить объем хирургического вмешательства, связанного с удалением опухоли, а в ряде случаев предоставляет возможность полностью отказаться от операции. Указанное обстоятельство имеет особенно важное значение при наличии множественного поражения костей скелета у ослабленных больных.Thus, the entire bone volume enclosed between the main heaters was subjected to high-temperature exposure, and the boundary of the internal heated volume region 9 was subjected to a double high-temperature exposure at the same temperature level, which caused damage to the tumor tissue to a greater extent and reduced the likelihood of metastasis. Conducted thermal ablation reduces the amount of surgical intervention associated with the removal of the tumor, and in some cases provides the opportunity to completely abandon the operation. This circumstance is especially important in the presence of multiple skeletal bone lesions in debilitated patients.

Все параметры в заявляемом способе определены экспериментально. Приведенный конкретный пример способа реализации термоабляции опухоли кости не исключает использования для этой цели других устройств. Изобретение промышленно применимо. Заявляемый способ является простым с точки зрения его применения, так как его реализация возможна с помощью известных и доступных устройств и блоков с достижением указанного технического результата.All parameters in the inventive method are determined experimentally. The given specific example of a method for implementing thermal ablation of a bone tumor does not exclude the use of other devices for this purpose. The invention is industrially applicable. The inventive method is simple from the point of view of its application, since its implementation is possible using known and accessible devices and units with the achievement of the specified technical result.

Claims

1. A method for implementing thermal ablation of a bone tumor, which consists in determining the location and size of the tumor, followed by high-temperature exposure to bone tissue, characterized in that both healthy and tumor bone tissues are subjected to high-temperature exposure to thermal ablation, with heating in two stages: at the first stage, thermoablation is carried out around the tumor within the healthy bone tissue, for this purpose the main heaters are introduced into the targeted points around the tumor under the influence of ultrasonic vibrations spruce, determining the internal heated volumetric region and carry out the first stage of thermal ablation at a temperature of the main heaters of at least 65 ° C, stabilizing the set temperature during the entire exposure time; at the second stage, complete thermal ablation of the entire internal heated volumetric region of the bone tissue is carried out, for this purpose, additional heaters are introduced into the bone area between the main heaters, and additional high-temperature ablation is performed at the temperature of all (primary and secondary) heaters at least 65 ° C, stabilizing their desired temperature during the entire exposure time.

2. The method for implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that in the first stage of high-temperature ablation, the temperature of the main heaters is 90-95 ° C with an exposure time of 8-12 minutes.

3. The method of implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that in the second stage of high-temperature ablation, the temperature of all (primary and secondary) heaters is 90-95 ° C with an exposure time of 20-25 minutes.

4. The method of implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that the main heaters are located at the intended points at a distance of 8-12 mm from each other and at a distance of at least 5-7 mm from the border of the tumor tissue of the bone.

5. A method for implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that the additional heaters are located at the designated points of the tumor tissue of the bone evenly and at a distance of 8-12 mm from each other.

6. The method for implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that the main and additional heaters are introduced under the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 20-25 kHz and an amplitude of 10-100 microns.

7. A method for implementing thermal ablation of a bone tumor according to claim 1, characterized in that the heaters are in the form of a needle.