RU2354420C1

RU2354420C1 - Method of biological tissue destruction

Info

Publication number: RU2354420C1
Application number: RU2007148174/14A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Хитров (RU); Юрий Александрович Хитров; Валерий Николаевич Макаров (RU); Валерий Николаевич Макаров
Original assignee: Юрий Александрович Хитров; Валерий Николаевич Макаров
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-05-10

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine and veterinary and can be used for destruction of biological tissues affected by pathological process. For this purpose by means of hollow metal needle concentrated solution of sodium acetate with temperature of boiling 110-120°C is introduced into biological tissue. Then biological tissue is heated with high-frequency current at temperature of current-conducting needle surface 1-2°C lower than solution boiling temperature. 3-5 ml of solution are introduced at rate 0.3-0.5 ml/min before heating and 0.1-0.2 ml/min in process of heating.

EFFECT: method allows to increase efficiency of heat transmission into biological tissue, reduce traumaticity and labour-intensiveness of biological tissue thermocoagulation procedure due to increase of coagulation volume during one session, suggested mode of introduction rate excludes possibility of leakage of introduced solution.

1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области медицины и ветеринарии, преимущественно к хирургии, и может быть использовано для разрушения биотканей различных органов, пораженных патологическим процессом.The present invention relates to the field of medicine and veterinary medicine, mainly to surgery, and can be used to destroy biological tissues of various organs affected by the pathological process.

В последние годы широко используются способы и устройства термокоагуляции биоткани вплоть до 100°С (см., например, Kelvin Kwok-Chai Ng et al. Thermal ablative therapy for malignant liver tumors: A critical appraisal. J. Gastroenterology and Hepatology. 2003, 18, 616-629) за счет тепла, выделяемого при поглощении биотканью энергии электромагнитного поля широкого диапазона частот от оптического до радиоволнового. Общим недостатком этих способов является сравнительно небольшая глубина прогрева биоткани. Основными причинами ограничения объема нагрева биоткани является поглощение энергии электромагнитного поля вблизи от излучателя или электрода, плохая теплопроводность биоткани, препятствующая распространению в ней тепла, а также невозможность повысить температуру слоя ткани, непосредственно контактирующей с поверхностью излучателя выше 100°С (температура кипения тканевой жидкости), из-за высушивания и последующего обугливания ткани.In recent years, methods and devices for thermocoagulation of biological tissue up to 100 ° C have been widely used (see, for example, Kelvin Kwok-Chai Ng et al. Thermal ablative therapy for malignant liver tumors: A critical appraisal. J. Gastroenterology and Hepatology. 2003, 18 , 616-629) due to the heat released during absorption by the biological tissue of the electromagnetic field energy of a wide frequency range from optical to radio wave. A common disadvantage of these methods is the relatively small depth of heating of the biological tissue. The main reasons for limiting the heating volume of biological tissue are the absorption of electromagnetic field energy near the emitter or electrode, the poor thermal conductivity of the biological tissue that prevents the spread of heat in it, and the inability to increase the temperature of the tissue layer directly in contact with the surface of the emitter above 100 ° C (the boiling point of tissue fluid) due to drying and subsequent carbonization of the fabric.

В то же время были разработаны малоинвазивные методы разрушения небольших опухолей и метастазов печени, почек и других органов путем прямых инъекций в них биоцидных препаратов (абсолютный или 95% этанол или 50% уксусная кислота) и нагретых солевых растворов с помощью достаточно длинных инъекционных игл, вводимых с помощью ультразвукового сканера (Clark Т, Soulen М. Chemical ablation of hepatocellular carcinoma. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 2002, 13(9), S245-S252). Несмотря на простоту и дешевизну эти способы имеют существенные недостатки. Из-за небольшого объема вводимого препарата для полного разрушения биоткани инъекции приходится повторять, что приводит к увеличению травматичности и трудоемкости процедуры.At the same time, minimally invasive methods have been developed for the destruction of small tumors and metastases of the liver, kidneys and other organs by direct injection of biocide preparations (absolute or 95% ethanol or 50% acetic acid) and heated saline solutions using fairly long injection needles using an ultrasound scanner (Clark T, Soulen M. Chemical ablation of hepatocellular carcinoma. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 2002, 13 (9), S245-S252). Despite the simplicity and cheapness of these methods have significant disadvantages. Due to the small volume of the drug administered, for complete destruction of the biological tissue, the injections have to be repeated, which leads to an increase in the morbidity and complexity of the procedure.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разрушения биоткани, включающий в себя введение в биоткань концентрированного раствора электролита с помощью полой металлической иглы с последующим нагревом биоткани высокочастотным током при температуре токопроводящей поверхности иглы на 1-2°С ниже температуры кипения раствора (Rehman J. et al. Needle-based ablation of renal parenchyma using microwave, cryoablation, impedance- and temperature-based monopolar and bipolar radiofrequency, and liquid and gel chemoablation: laboratory studies and review of the literature. J Endourol. 2004; 18(1):83-104). В этом способе использование 24% раствора хлорида натрия увеличило объем разрушаемой биоткани за счет улучшения ее электропроводности при термокоагуляции, так как разрушающее действие одной инъекции без нагрева было слабым. Отчасти усиление эффекта можно объяснить также увеличением температуры кипения раствора, контактирующего с поверхностью игольчатого электрода (около 105°С). Однако вопрос о дальнейшем увеличении объема остается открытым. Для полного разрушения большего объема биоткани процедуру приходится повторять, что приводит к увеличению травматичности и трудоемкости способа.Closest to the proposed method is the destruction of biological tissue, which includes introducing into the biological tissue a concentrated electrolyte solution using a hollow metal needle, followed by heating the biological tissue with high-frequency current at a temperature of the conductive surface of the needle 1-2 ° C below the boiling point of the solution (Rehman J. et al Needle-based ablation of renal parenchyma using microwave, cryoablation, impedance- and temperature-based monopolar and bipolar radiofrequency, and liquid and gel chemoablation: laboratory studies and review of the literature. J Endourol. 2004; 18 (1): 83- 104). In this method, the use of a 24% solution of sodium chloride increased the amount of biodegradable tissue due to the improvement of its electrical conductivity during thermocoagulation, since the destructive effect of one injection without heating was weak. In part, the enhanced effect can also be explained by an increase in the boiling point of the solution in contact with the surface of the needle electrode (about 105 ° C). However, the question of a further increase in volume remains open. For the complete destruction of a larger volume of biological tissue, the procedure has to be repeated, which leads to an increase in the morbidity and complexity of the method.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение травматичности и трудоемкости способа за счет увеличения объема разрушаемой биоткани за одну процедуру.The objective of the present invention is to reduce the morbidity and the complexity of the method by increasing the amount of destructible biological tissue in one procedure.

Для этого в известном способе разрушения биоткани, включающем в себя введение в биоткань концентрированного раствора электролита с помощью полой металлической иглы с последующим нагревом биоткани высокочастотным током при температуре токопроводящей поверхности иглы на 1-2°С ниже температуры кипения раствора, используют растворы ацетата натрия (уксуснокислого натрия) с температурой кипения 110-120°С, при этом 3-5 мл раствора вводят со скоростью 0,3-0,5 мл/мин до нагрева и 0,1-0,2 мл/мин в процессе нагрева.To do this, in the known method of destroying biological tissue, which includes introducing a concentrated electrolyte solution into the biological tissue using a hollow metal needle, followed by heating the biological tissue with high-frequency current at a temperature of the needle’s conductive surface 1-2 ° C below the boiling point of the solution, sodium acetate (acetic acid) solutions are used sodium) with a boiling point of 110-120 ° C, while 3-5 ml of the solution is injected at a rate of 0.3-0.5 ml / min before heating and 0.1-0.2 ml / min during heating.

Техническим результатом выполнения вышеуказанных новых условий и режимов термокоагуляции является увеличение эффективности передачи тепла в биоткань, а также уменьшение травматичности и трудоемкости известного способа за счет увеличения объема разрушенной биоткани за одну процедуру.The technical result of the implementation of the above new conditions and modes of thermocoagulation is to increase the efficiency of heat transfer to biological tissue, as well as to reduce the morbidity and complexity of the known method by increasing the volume of destroyed biological tissue in one procedure.

Способ осуществляют следующим образом. В разрушаемую биоткань под контролем ультразвукового сканера вводят иглу со встроенным в нее термодатчиком. Через иглу в биоткань вводят 3-5 мл раствора ацетата натрия (уксуснокислого натрия) с температурой кипения 110-120°С со скоростью 0,3-0,5 мл/мин. Подключают нейтральный электрод и иглу к генератору высокочастотного тока и проводят нагрев при температуре токопроводящей поверхности иглы на 1-2°С ниже температуры кипения раствора. При этом продолжают введение раствора со скоростью 0,1-0,2 мл/мин.The method is as follows. Under the control of an ultrasound scanner, a needle with a built-in temperature sensor is introduced into the biodegradable tissue. 3-5 ml of a solution of sodium acetate (sodium acetate) with a boiling point of 110-120 ° C at a rate of 0.3-0.5 ml / min is injected into the biological tissue through a needle. Connect the neutral electrode and the needle to the high-frequency current generator and conduct heating at a temperature of the conductive surface of the needle 1-2 ° C below the boiling point of the solution. In this case, the introduction of the solution is continued at a rate of 0.1-0.2 ml / min.

Испытания предлагаемого способа и устройства для его осуществления были проведены на печени свиньи. Под общим наркозом животное фиксировали на операционном столе и с помощью ультразвукового сканера вводили иглу в различные доли печени. Инфузию 5 мл раствора электролита осуществляли с помощью шприцевого насоса со скоростью 0,5 мл/мин. Такая скорость введения исключает возможность утечки вводимого раствора на поверхность органа по зазору между стенкой иглы и тканью. Для инфузии использовали стерильные растворы 24% хлорида натрия и 30% ацетата натрия (уксуснокислого натрия). Мощность генератора фиксировали на уровне, обеспечивающем показания встроенного в электрод термодатчика 105°С при инфузии хлорида натрия и 120°С при инфузии ацетата натрия. Длительность нагрева составляла 10 мин. В процессе нагрева электролит вводили со скоростью 0,2 мл/мин. В течение эксперимента регистрировали изменения сопротивления между двумя электродами - активным (игла) и нейтральным. Испытания показали, что при использовании вышеназванных электролитов исходная величина сопротивления уменьшалась в процессе нагрева на 30-40%, что свидетельствует о том, что температура нагрева не превышала температуры кипения. Измерения диаметра коагулированного участка ткани печени, имеющей сферическую конфигурацию, проводили по ультразвуковой эхограмме. Объем коагулированной биоткани, рассчитанный на основе измеренного диаметра коагулированного участка ткани печени, в случае использования ацетата натрия оказался почти на 50% больше, чем в случае использования хлорида натрия. Через три дня после проведения процедуры животное по основным жизненным показателям вернулось к норме, что свидетельствует о безопасности обоих способов.Tests of the proposed method and device for its implementation were carried out on the liver of a pig. Under general anesthesia, the animal was fixed on the operating table and, using an ultrasound scanner, a needle was inserted into various lobes of the liver. A 5 ml electrolyte solution was infused using a syringe pump at a rate of 0.5 ml / min. This rate of introduction eliminates the possibility of leakage of the injected solution to the surface of the organ through the gap between the wall of the needle and the tissue. Sterile solutions of 24% sodium chloride and 30% sodium acetate (sodium acetate) were used for infusion. The generator power was fixed at a level that ensured the readings of the temperature sensor built into the electrode 105 ° С during infusion of sodium chloride and 120 ° С during infusion of sodium acetate. The heating time was 10 min. During heating, the electrolyte was introduced at a rate of 0.2 ml / min. During the experiment, changes in resistance between two electrodes — active (needle) and neutral — were recorded. Tests showed that when using the above electrolytes, the initial resistance value decreased by 30-40% during heating, which indicates that the heating temperature did not exceed the boiling point. The diameter of the coagulated portion of the liver tissue having a spherical configuration was measured using an ultrasound echogram. The volume of coagulated biological tissue, calculated on the basis of the measured diameter of the coagulated portion of the liver tissue, turned out to be almost 50% more when using sodium acetate than when using sodium chloride. Three days after the procedure, the animal returned to normal according to basic vital signs, which indicates the safety of both methods.

Таким образом, использование предлагаемого способа уменьшает травматичность и трудоемкость известного способа термокоагуляции биоткани за счет увеличения объема коагуляции за одну процедуру.Thus, the use of the proposed method reduces the morbidity and the complexity of the known method of thermocoagulation of biological tissue by increasing the volume of coagulation in one procedure.

Claims

A method for destroying a biological tissue, including introducing a concentrated electrolyte solution into a biological tissue using a hollow metal needle, followed by heating the biological tissue with a high-frequency current at a temperature of the conductive surface of the needle 1-2 ° C below the boiling point of the solution, characterized in that sodium acetate (acetic acid) solutions are used sodium) with a boiling point of 110-120 ° C, while 3-5 ml of the solution is injected at a rate of 0.3-0.5 ml / min before heating and 0.1-0.2 ml / min during heating.