SK279802B6 - Zariadenie na vykonávanie kryodeštrukcie patologic - Google Patents

Description

Vynález rieši problematiku vykonávania kryochirurgického zákroku založeného na deštrukcn patologického tkaniva spočívajúcej v ochladení biologického tkaniva pod -25 °C a jeho následnom ohriatí na teplotu tela a konkrétne sa týka zariadenia na vykonávanie tohto zákroku, pozostávajúceho z operačného prístroja so vstavaným zásobníkom chladiaceho média, operačného nástroja a ovládacej jednotky.

Doterajší stav techniky

Doteraz sa pri deštrukcii patologického tkaniva lokálnym hlbokým podchladením pri liečení benígnych i malígnych nádorov v proktológii, gynekológii, onkologickej chirurgii a podobne vystavuje biologické tkanivo pôsobeniu nízkej teploty pod -25 °C. Potom je biologické tkanivo ohriate na pôvodnú teplotu tela. Pri doteraz známych spôsoboch sa vykonáva rýchle ochladenie, a potom sa vykonáva ohrev porovnateľnou rýchlosťou.

Nevýhodou tohto známeho spôsobu je predovšetkým príliš vysoká rýchlosť pri ohreve tkaniva na pôvodnú teplotu. Na dosiahnutie spoľahlivej kryodeštrukcie sa v literatúre, ale i podľa praktických skúsenosti, odporúča rýchle ochladenie na teplotu pod -25 °C rýchlosťou približne 200 K/min. alebo viac, a potom pozvoľný ohrev späť na teplotu tela rýchlosťou 10 až 20 K/min. Pri tejto potrebnej rýchlosti ohrevu by celá operácia trvala dlho a vzhľadom na to, že zákrok vyžaduje vy sokú koncentráciu, nie je takýto postup reálny.

Pre uvedené spôsoby sú doteraz známe zariadenia pozostávajúce z operačného pristroja so vstavaným zásobníkom chladiaceho média, najčastejšie kvapalného dusíka. K operačnému prístroju je pripojený operačný nástroj zakončený výmenníkom alebo je aplikátorom prispôsobeným na pripojenie operačných koncoviek.

Uvedené zariadenie umožňuje iba rýchle ochladenie a porovnateľne rýchle ohriatie tkaniva. Nevýhodou je teda nemožnosť vhodnej priebežnej regulácie rýchlosti ochladzovania, ale predovšetkým ohrevu. Regulácia teploty prebieha maximálnou rýchlosťou danou vyhrievacím výkonom príslušných tepelných výmenníkov operačného prístroja a ich okamžitým tepelným zaťažením. Ďalšou výhodou je nemožnosť kontroly správneho dosadnutia operačných koncoviek na operačný nástroj, a potom i nemožnosť kontroly potrebného kontaktu medzi operačnou koncovkou a tkanivom. Nevýhodou je rovnako nemožnosť súčasných zariadení vopred určiť chladiaci výkon kryoprostriedku.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky sú do značnej miery odstránené zariadením na vykonávanie kryochirurgického zákroku ochladením biologického tkaniva pod -25 °C a jeho následným ohriatím na teplotu tela. Zariadenie podľa vynálezu pozostáva z operačného prístroja so vstavaným zásobníkom chladiaceho média a operačným nástrojom a z ovládacej jednotky. Podstatou vynálezu je, že ovládacia jednotka je tvorená riadiacim mikroprocesorom, ku ktorému sú pripojené elektronické spínače elektromagnetického ventilu výmenníka, vyhrievania výmenníka, ďalšieho vyhrievania ohrievača výstupných plynov a tlakového vyhrievania. Ďalej je k riadiacemu mikroprocesoru pripojený merací modul spojený s teplomerom výmenníka, ďalším teplomerom ohrievača výstupných plynov, tlakomerom zásobníka, hladinomermi a ešte jedným teplomerom tlakového vyhrievania. Riadiaci mikroprocesor je výhodne pripojený k napäťovému zdroju a pamäti a ďalej je prepojený s displejom a klávesnicou.

Riadiaci mikroprocesor je opatrený prvkami na ochladenie kontaktnej plochy patologického tkaniva rýchlosťou najmenej 180 K/min. na teplotu -190 až - 160 °C, jej ohrev rýchlosťou 100 až 240 K/min. na teplotu -70 až -20 “C a následné ohriatie rýchlosťou 10 až 25 K/min. na teplotu -5 až +5 °C, a ďalej na ohrev až na teplotu tela.

Uvedené zariadenie umožňuje vykonať kvalitný kryochiiurgický zákrok vo výhodnom časovom intervale pri dodržaní všetkých kry obiologických požiadaviek.

Veľkou výhodou tohto spôsobu je, že celkový čas riadeného ohrevu je kratší ako 5 minút, čo možno zabezpečiť.

Zariadenie podľa vynálezu umožňuje pred vlastným zákrokom samočinne určiť chladiaci výkon kryoprostriedku. Pred vlastným zákrokom možno rovnako samočinne určiť kvalitu tepelného kontaktu medzi tepelným výmenníkom, teda aplikátorom, a operačnou koncovkou. V priebehu zákroku možno samočinne kontrolovať kvalitu tepelného kontaktu medzi operačnou koncovkou a kontaktnou plochou biologického tkaniva, a to v tom zmysle, či nedošlo k tzv. odlomeniu operačnej koncovky od kontaktnej plochy tkaniva, t. j. či nedošlo k náhlemu zhoršeniu tepelného kontaktu vplyvom mikroskopických trhlín medzi operačnou koncovkou a kontaktnou plochou tkaniva. Ďalšou výhodou je možnosť po ochladení tkaniva samočinne zabezpečiť spätný ohrev tkaniva podľa kryobiologických požiadaviek, t. j. ohrev rýchlosťou najviac 10 až 25 K/min. v intervale teplôt od -25 do 0 °C. Celkový čas ohrevu neprekročí 4 minúty, čo je z hľadiska koncentrácie na daný zákrok výhodné časové zdržanie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Zariadenie na vykonávanie kryochirurgického zákroku je bližšie opísané pomocou výkresu konkrétneho vyhotovenia, kde:

na obr. 1 je znázornené schematicky prikladové vyhotovenie zariadenia podľa vynálezu, a na obr. 2 je znázornená schéma zapojenia jednotlivých prvkov ovládacej jednotky tohto zariadenia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Jeden príklad kryochirurgického zákroku spočívajúceho v ochladení biologického tkaniva pod -25 °C a jeho následného ohriatia na teplotu tela zariadením podľa vynálezu spočíval v tom, že kontaktná plocha biologického tkaniva sa ochladila rýchlosťou 200 K/min. na teplotu -180 °C. Potom sa ohriala rýchlosťou 150 K/min. na teplotu -50 °C, potom sa ohrievala rýchlosťou 20 K/min. na teplotu +5 C. Ďalej prebiehal samovoľný ohrev až na teplotu tela rýchlosťou 200 K/min. Pri kontaktnej ploche s priemerom 25 mm bolo zasiahnuté biologické tkanivo s priemerom približne

SK 279802 Β6 mm a hĺbkou 4 mm. Celkový čas ohrevu bol kratší ako 4 minúty,

V ďalšom prípade sa kontaktná plocha biologického tkaniva ochladila rýchlosťou 3000 K/min. na teplotu -170 °C, ktorá bola udržiavaná 45 s. Potom sa biologické tkanivo ohrialo rovnakým spôsobom ako v prvom prípade. Pri kontaktnej ploche s priemerom 5 mm bolo zasiahnuté biologické tkanivo s priemerom približne 7 mm a hĺbkou 3 mm

V ďalšom konkrétnom prípade sa kontaktná plocha biologického tkaniva ochladila rýchlosťou 600 K/min. na teplotu -180 °C, ktorá bola udržiavaná počas 30 s. Potom sa biologické tkanivo ohrialo rýchlosťou 200 K/min. na teplotu -30 °C, potom sa ohrievala rovnakým spôsobom ako v uvedených prípadoch. Pri kontaktnej ploche s priemerom 12 mm bolo zasiahnuté biologické tkanivo s priemerom približne 15 mm a hĺbkou 4 mm.

V poslednom konkrétnom prípade sa kontaktná plocha biologického tkaniva ochladila rýchlosťou 200 K/min. na teplotu -160 °C, na ktorej bola udržiavaná počas 120 s. Potom sa biologické tkanivo ohrialo rovnakým spôsobom ako v prvom príklade. Pri kontaktnej ploche s priemerom 25 mm s výstupmi v tvare siedmich hrotov s priemerom 3 mm a dĺžkou 14 mm bolo zasiahnuté biologické tkanivo s priemerom približne 28 mm a hĺbkou 17 mm.

Príkladové zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu pozostáva z operačného prístroja 21 so vstavaným zásobníkom 18 chladiaceho média a operačným nástrojom 19 a ovládacej jednotky 20. Ovládacia jednotka 20 je tvorená riadiacim mikroprocesorom 1, ku ktorému je pripojený blok 4 elektronických spínačov, ktoré sú spojené s elektromagnetickým ventilom 8 výmenníka 17, vyhrievaním 9 výmenníka 17, ďalším vyhrievaním 11 ohrievača 13 výstupných plynov a tlakovým vyhrievaním, a ďalej je k riadiacemu mikroprocesoru 1 pripojený merací modul 5 spojený s teplomerom 10 výmenníka 17, ďalším teplomerom 12 ohrievača výstupných plynov, tlakomerom 14 zásobníka, hladinomermi 15 a ešte jedným teplomerom 16 tlakového vyhrievania. Riadiaci mikroprocesor 1 je pripojený k nezávislému napäťovému zdroju 3 a vonkajšej pamäti 2, a ďalej je prepojený s displejom 6 a klávesnicou 7.

Pred samotným vykonaním operačného zákroku sa vykonáva kontrola chladiaceho výkonu zariadenia na vykonávanie kryochirurgického zákroku a kvality tepelného kontaktu výmenníka 17 s koncovkou. Počas samotného operačného zákroku je možné riadiť rýchlosť ohrevu podľa odporučenej závislosti. Chladiaci výkon kryoprostriedku sa vyhodnocuje podľa schladzovacieho priebehu výmenníka 17, vyjadrujúceho časovú závislosť teploty výmenníka 17 vo fáze ochladzovania bez dotyku s tkanivom a bez pasívnej koncovky. K tomuto vyhodnoteniu stačia dva vhodne zvolené body na priebehu /tj, Tp' a /(2, Τ2Α ktoré určia rýchlosť schladenia výmenníka 17, a zo známej kapacity výmenníka 17 je určený chladiaci výkon. Aby bolo meranie čo najpresnejšie a aby sa zároveň overila funkčnosť nástroja 19 i za najnižšej teploty, je vhodné zvoliť za prvý bod začiatok schladzovania (0, +36) a za druhý bod (t, -185). Namiesto hodnoty chladiaceho výkonu je možné tiež udávať priamo nameranú rýchlosť schladzovania. V praxi to znamená, že po stlačení spínača pre test výkonu sa začne merať čas a spustí sa mrazenie, zopne sa teda elektromagnetický ventil 8 a vypne sa vyhrievanie 9 výmenníka 17. Po dosiahnutí zvolenej teploty, napríklad -185 “C, sa zazna mená zodpovedajúci čas a vypne sa mrazenie. Je výhodné vyčkať určitý časový interval, napríklad jednu sekundu, až sa teplota vo výmenníku 17 rovnomerne rozloží a na určenie chladiacej rýchlosti použiť ustálenú hodnotu. Potom nasleduje normálny ohrev späť na východiskovú teplotu, t. j. zapne sa regulácia vyhrievania 9 výmenníka na +36 °C.

Pred začatím vlastného zákroku je rovnako možné určiť kvalitu tepelného kontaktu medzi výmenníkom 17 a koncovkou kryoprostriedku. Po stlačení tlačidla test sa spustí mrazenie, čo znamená, že sa zapne elektromagnetický ventil 8 a vypne sa vyhrievanie 9 výmenníka 17. Po dosiahnutí určitej teploty snímanej teplomerom 10 výmenníka 17, napríklad -30 °C, sa ochladzovanie ukončí, zaznamená sa najnižšia dosiahnutá teplota Ta a po ustálení približne 10 s sa meria teplota Tg Ich vzájomný pomer je mierou kvality tepelného kontaktu.

Aby sa však získali údaje súmerateľné pre všetky veľkosti koncoviek, nasleduje ďalej meranie tepelnej kapacity koncovky, vrátane výmenníka 17, ohrevom definovaným vyhrievacím výkonom po daný čas. Z týchto údajov sa získa číslo v intervale od 0 do 100, vystihujúce kvalitu tepelného kontaktu.

Pri vykonávaní samotného zákroku môže dôjsť k tzv. odlomeniu koncovky od tkaniva, čo sa prejavuje následným zhoršením tepelného kontaktu spôsobeným vplyvom mikroskopických trhlín medzi koncovkou a tkanivom Toto odlomenie má nepriaznivý vplyv na rýchlosť ochladzovania, a tým i na kvalitu kryodeštrukcie. Toto sa prejaví menšou hĺbkou zmrazenia a nižšou pravdepodobnosťou zničenia nádorových buniek. Navyše sa zhorší i priebeh hojenia Preto je nutné kontrolovať, či k takémuto odlomeniu nedošlo. Táto kontrola sa vykonáva sledovaním časového priebehu teploty výmenníka 17 v režime, kedy je regulovaný prívod chladivá do výmenníka 17 po dosiahnutí danej teploty výmenníka 17. V prípade odlomenia koncovky dôjde k náhlej zmene v charaktere regulačných cyklov. Schladzovací priebeh je potom strmší a naopak priebeh ohrevu je menej strmý, a výsledná regulačná perióda je po odlomení koncovky dlhšia. Zmena priebehu sa vyhodnotí a odlomenie koncovky od tkaniva je signalizované. V tomto prípade možno výkon prerušiť, vyčkať rozohriatie tkaniva i koncovky a celý operačný výkon vykonať znova.

Veľmi dôležité je dodržanie odporučenej rýchlosti ohrevu tkaniva v rozmedzí teplôt -25 až 0 °C, pokiaľ možno v celom objeme deštruovaného tkaniva, pričom celkový· čas riadeného ohrevu nepresahuje štyri minúty. Regulácia rýchlosti ohrevu je vykonávaná pomocou mikroprocesora 1, ktorý ovláda elektronické spínače 4 a výstupné údaje sú uvádzané na displeji 6.

Priemyselná využiteľnosť

Zariadenie na vykonávanie kryochirurgických zákrokov podľa vynálezu nájde uplatnenie predovšetkým pri liečení patologických útvarov v proktológii, gynekológii a onkologickej chirurgii, a ďalej v dennatológii, orofeciálnej chirurgii, otorinolaryngológii, pľúcnej chirurgii, urológii, kardiochirurgii a podobne.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zariadenie na vykonávanie kryodeštrukcie patologického tkaniva, pozostávajúce z operačného prístroja so vstavaným zásobníkom chladiaceho média a operačným nástrojom a ovládacej jednotky, vyznačujúce sa t ý m , že ovládacia jednotka je tvorená riadiacim mikroprocesorom (1), ku ktorému sú pripojené elektronické spínače (4) elektromagnetického ventilu (8) výmenníka (17), vyhrievania (9) výmenníka (17), ďalšieho vyhrievania (11) ohrievača (13) výstupných plynov a tlakového vyhrievania, a ďalej je k riadiacemu mikroprocesoru (1) pripojený merací modul (5) spojený s teplomerom (10) výmenníka (17), ďalším teplomerom (12) ohrievača výstupných plynov, tlakomerom (14) zásobníka, hladinomermi (15) a ešte jedným teplomerom (16) tlakového vyhrievania, pričom riadiaci mikroprocesor (1) je opatrený prvkami na ochladenie kontaktnej plochy patologického tkaniva iýchlosťou minimálne 180 K/min. na teplotu -190 až -160 °C, jej ohriatie rýchlosťou 100 až 240 K/min. na teplotu -70 až -20 °C a následné ohriatie rýchlosťou 10 až 25 K/min. na teplotu -5 až +5 °C, a ďalej na ohrev až na pôvodnú teplotu.

2. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že riadiaci mikroprocesor (1) je pripojený k nezávislému napäťovému zdroju (3) a vonkajšej pamäti (2) a ďalej je prepojený s displejom (6) a klávesnicou (7).