Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0014

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0014
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Общество с ограниченной ответственностью "ТехноМикрон"
Название доклада
Разработка метода лазерного хирургического лечения дистрофических заболеваний шейки матки, влагалища и вульвы ударно-волновым воздействием на патологические ткани и Аппаратного комплекса для его реализации.
Докладчик
Данилейко Юрий Константинович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
– Построение теоретической модели механизма ударно-волнового разрушения биологических тканей, инициируемого взрывом мелкодисперсных, поглощающих лазерное излучение частиц (далее Частиц).
– Экспериментальное определение пороговой интенсивности лазерного излучения для инициации теплового взрыва Частиц различного состава:
• на основе углерода;
• окислов двухвалентных металлов и металлов группы железа;
• соли двухвалентных металлов угольной кислоты.
– Экспериментальное исследование процесса деструктивного ударно-волнового воздействия на модельных биологических объектах.
– Обоснование физико-химических требований к параметрам Частиц, обеспечивающим управляемость процесса ударно-волновой деструкции биотканей.
– Оптимизация параметров лазерного излучения при ударно-волновом механизме деструкции биотканей.
– Создание экспериментального образца Комплекса для ударно-волновой деструкции патологических тканей вульвы.
– Проведение исследовательских испытаний экспериментального образца Комплекса.
– Разработка радикального и одновременно термически щадящего высокоэффективного метода деструкции патологических биотканей вульвы с помощью ударно-волнового воздействия.
– Проведение доклинических испытаний метода ударно-волновой деструкции биотканей in vitro и in vivo.
– Разработка проекта медицинской технологии лечения дистрофических заболеваний вульвы методом ударно-волновой деструкции.
– Разработка проекта технического задания на ОКР «Разработка аппаратного комплекса для лазерного хирургического лечения дистрофических заболеваний шейки матки, влагалища и вульвы ударно-волновым воздействием на патологические ткани».
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время большой интерес и проблему для гинекологов представляет лечение хронических дистрофических заболеваний вульвы (склеротический лишай, крауроз, лейкоплакия) ХДЗВ.
Несмотря на свою очевидную актуальность, проблема лечения ХДЗВ до сих пор не решена, что обусловлено, прежде всего, недостаточной эффективностью существующих методов терапии, длительностью течения заболевания, тяжестью клинических проявлений, а также вероятностью злокачественной трансформации вульвы.
В настоящее время не существует абсолютного консервативного метода лечения дистрофических заболеваний наружных половых органов, который мог бы предотвратить рецидив заболевания и развитие злокачественных процессов.
Анализ медицинской литературы показывает, что практически все из существующих до настоящего времени методов лечения ХДЗВ имеет свои недостатки, что обуславливает необходимость проведения разработки и внедрения в широкую клиническую практику новых медицинских технологий, повышающих эффективность лечения.
В рамках НИР разработана инновационная технология лечения дистрофических заболеваний вульвы методом управляемого ударно-волнового процесса деструкции патологических тканей с использований лазерного излучения, слабо поглощаемого биотканями и с мощностью излучения недостаточной для прямого повреждения биотканей.
Проведены доклинические испытания метода лечения дистрофических заболеваний вульвы с помощью управляемого ударно-волнового процесса деструкции патологических тканей.
Патентный поиск показал отсутствие аналогов в работах других исследователей.
Описание исследования

Метод ударно-волнового воздействия представляет собой принципиально новый метод деструктивного воздействия на кожные покровы и слизистые оболочки, с целью хирургического лечения дистрофических заболеваний с поверхностной локализацией. Новизна метода заключается в деструктивном воздействии на поверхностные структуры биоткани теплового взрыва частиц, поглощающих лазерное излучение, а также упругих волн, порождённых взрывом. При этом ансамбль  взрывающихся частиц образует некоторый слой на поверхности патологических участков биоткани. Существенным и принципиальным отличием данного метода от известных является использование для разогрева частиц лазерного излучения с длиной волны, лежащей  в области прозрачности биоткани (0,6 – 1,1)мкм. Деструкция биоткани в результате взрыва частиц в зоне облучения происходит за счет термического некроза и механического повреждения клеточных структур и пространственно совпадает с областью локализации частиц, не затрагивая свободные от частиц области. При этом  фрагменты частиц в процессе взрыва удаляются с поверхности биоткани и с этого момента тепловое и механическое воздействие на биоткань прекращается. Инновационность исследований заключается в использовании лазерного излучения с параметрами (длина волны излучения, плотность потока мощности, режим излучения) недостаточными для непосредственного термического деструктивного воздействия на ткани, но обеспечивающими возможность инициирования микровзрывов при взаимодействии со специально приготовленными частицами микронного и субмикронного размеров, эффективно поглощающими лазерное излучение. При таком ударно-волновом процессе деструкции патологических тканей практически полностью исключается опасность термического повреждения подлежащих здоровых биотканей со всеми вытекающими негативными последствиями.

В экспериментальном исследовании теплового микровзрыва поглощающих частиц, содержащих несвязанную воду, будем использовать частицы, полученные из активированного угля с большой долей микропор с характерным размером (5-50) нм c объёмной долей пор 8•10-4 м3/кг. Для насыщения частиц несвязанной водой последние проходили несколько циклов кипячения до достижения средней плотности частиц больше единицы. Для лазерного облучения выбирались частицы с характерным размером a в диапазоне (0,5 ÷ 2)•10-5 м. Из отобранных частиц готовилась водная суспензия со средней плотностью (1,2 ÷ 1,3)•103 кг/м3. Для инициации микровзрывов частиц использовался твёрдотельный неодимовый лазер с длиной волны излучения 1,06 мкм с пиковой мощностью до 250 Вт, работающий в импульсно-периодическом режиме с регулируемой скважностью. Полученная суспензия наносилась на стеклянную подложку слоем толщиной (2 ÷ 3)•10-4 м. На указанной толщине обеспечивалось практически полное поглощение лазерного излучения. Плотность мощности на поверхности облучаемой суспензии составляла I ≈ 3•107 Вт/м2.Оценка амплитуды волны сжатия на входной поверхности датчика дала величину 1,2•103 Па. Экстраполяция этого значения до поверхности частицы даёт оценку для давления в очаге взрыва P ≈ 106 Па. Если считать, что это давление создаётся насыщенным водяным паром, то оценка температуры Tвз воды в частице в момент взрыва (вскипания) даёт величину Tвз ≈ 200 0С.

Для проведения экспериментально-клинических исследований в качестве биологической модели объекта исследования была выбрана кожа вульвы свиньи (минипига). На поверхность кожи наносили слой толщиной 3•10-4м водной суспензии мелкоизмельченного активированного угля. В качестве источника лазерного излучения использовался диодный лазер с длиной волны излучения 0,97 мкм. Режим излучения – одиночные импульсы с длительностью (0,3÷0,5)сек. Плотность мощности на поверхности облучаемой суспензии составляла I ≈ 3•106 Вт/м2. При этом максимальная глубина дефекта, оцененная по гистологической картине, соответствует толщине эпидермиса и составляет около 70 мкм. Ближе к непораженной зоне, соответственно в зоне со средним и глубоким некрозом, ткань содержит щелевидные пустоты. Принципиальным является установление факта независимости толщины зоны некроза от времени облучения и его уменьшения с ростом интенсивности лазерного излучения, в то время как при обычном нагреве за счёт поверхностного поглощения изменение толщины зоны некроза ведёт себя противоположным образом, т.е. растёт с увеличением интенсивности лазерного излучения.

Результаты исследования

В процессе выполнения ПНИ получены следующие научные и научно-технические результаты.

Проведён анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.

Проведено обоснование и выбор направления исследований.

Построена теоретической модель ударно-волнового механизма, обусловленного микровзрывами поглощающих лазерное излучение частиц, находящихся в жидкой среде.

Сформулированы требования к оптико-физическим и биохимическим характеристикам поглощающих частиц. На основании исследований процесса теплового взрыва Частиц на поверхности биоткани проведён выбор оптимальных Частиц.

Изготовлен экспериментальный образец излучателя рабочего лазера:

Показано, что визуально и гистологически наблюдаемый эффект деструктивного воздействия отмечается только при наличии поглощающих частиц на поверхности биоткани. Механизм деструктивного воздействия комплексный, со значительным преобладанием механико-акустического компонента, приводящего к радикальному взрывному разрушению поверхностных структур биоткани.  Результаты гистологии, полученные при исследовании ударно-волнового воздействия на модельные биологические объекты, позволили экспериментально обосновать выбор оптимальных параметров лазерного излучения.

Изготовлен экспериментальный образец Комплекса по разработанной на третьем этапе выполнения работы эскизной конструкторской документации. Проведены исследовательские испытания экспериментального образца Комплекса.

Разработано и отлажено прикладное программного обеспечения Комплекса, обеспечивающего протоколирование медицинской процедуры.

Гистологические исследования показали, что эффект ударно-волнового деструктивного воздействия на поверхностные и более глубоко расположенные тканевые структуры подтверждается наличием уплотненных, обезвоженных тканей, вытянутой узкой формой ядер и овальной вакуолизированной цитоплазмой в поперечном направлении, уменьшением указанных проявлений от поверхности в глубину ткани. Глубина деструктивного воздействия зависит от плотности мощности лазерного излучения и в диапазоне от 100 до 200 Вт/см2  изменяется в диапазоне от 0,1 мм до 1,0 мм.

Результаты экспериментальных исследований на модельных биологических объектах были использованы при разработке проекта медицинской технологии лечения дистрофических заболеваний тканей вульвы.

Разработан проект технического задания на ОКР «Разработка» аппаратного комплекса для лазерного хирургического лечения дистрофических заболеваний шейки матки, влагалища и вульвы ударно-волновым воздействием на патологические ткани».

Проведены доклинические испытания Комплекса in vitro и in vivo.

Проведенные патентные исследования  подтвердили вывод об отсутствие аналогов в работах других исследователей. Подготовлена заявка на охранный документ.

В рамках выполнения ПНИ получено три авторских свидетельства, опубликовано 6 статей.

Практическая значимость исследования
Разработан инновационный механизм лазерной ударно-волновой деструкции биоткани и приведены результаты гистологических исследований характера повреждающего эффекта на модели in vivo, в качестве которой использовалась кожа вульвы минипигов. Инновационный характер методики лазерной ударно-волновой деструкции основан на уникальной возможности послойной локальной деструкции биоткани с дозируемой границей и глубиной деструктивного воздействия.
В соответствие с решением Межвузовского комитета по этике с помощью описанного метода лазерной ударно-волновой деструкции была успешно пролечена пациентка с гипертрофической гиперплазией вульвы. Эффективность лечения подтверждается фотографически, вульвоскопией и лабораторными методами исследования. Установлен факт стойкой ремиссии заболевания. Эффективность первых клинических результатов применения метода лазерной ударно-волновой деструкции подтверждает перспективность метода.
В настоящий момент клинические испытания метода продолжаются.
Постер

Постер.ppt