Результат интеллектуальной деятельности: Сапфировый роликовый аппликатор для криохирургии и криотерапии

Изобретение относится к криогенной технике и может использоваться в криомедицине и ветеринарии.

Криохирургия и криотерапия обладают спектром положительных эффектов по сравнению с другими методами местного воздействия на патологии тканей. Изобретены и используются криоаппараты с циркуляцией жидкого азота (температура - 196 градусов Цельсия), обеспечивающие долговременное поддержание рабочего инструмента - крионаконечника при заданной температуре (обычно не выше - 120 градусов Цельсия), что позволяет замораживать до нескольких кубических сантиметров живой ткани в одной аппликации. Эти дорогостоящие аппараты громоздки, требуют значительного запаса жидкого азота, сложны в обслуживании. В связи с этим для многих криотерапевтических задач и криохирургии востребованы простые и надежные криоаппликаторы иммерсионного типа, представляющие собой рабочее тело, закрепленное на ручке. После погружения и выдерживания тела такого криоаппликатора в емкости с жидким азотом до его полного охлаждения, оно приводится в контакт с участком ткани, который необходимо заморозить. В течение нескольких минут происходят теплообменные процессы, приводящие к первоначально резкому снижению температуры ткани в окрестности контакта и последующему медленному повышению температуры в этой области и температуры рабочего тела криоаппликатора. Глубина промораживания доходит до 3-4 мм с глубиной первичного крионекроза 1-2 мм. Это, однако, позволяет эффективно применять данные криоаппликаторы для лечения широкого спектра заболеваний, таких как гемангиомы и патологические образований покровных тканей кожи и слизистых (угревая сыпь, лишай, стоматиты, гингивиты, лейкоплакия и др.), рубцов и их патологий путем криохирургии и криотерапии. Кратковременный контакт без образования первичного некроза позволяет улучшить состояние при стомалгии, травмах путем крионаналыезии, проводить криостимуляцию при сосудистой недостаточности, активизировать репаративные процессы после переломов конечностей, лечить незаживающие раны и язвы, и мн. др [«Пористо-проницаемые криоаппликаторы из никелида титана в медицине». Т. 9 монографии «Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы» / под ред. В.Э. Гюнтера. - Томск, 2010. С.].

Известным устройством является криоаппликатор иммерсионного типа [Патент РФ №2580037 «Криоаппликатор», публикация патента 10.04.2016], который содержит депо для жидкого криоагента, выполненное из проницаемо-пористого никелида титана в форме продолговатого цилиндра с рабочим участком на торце одного конца и термоизолированной рукоятью на втором конце. Депо для жидкого криоагента образовано объемом гранул никелида титана, сформованным и зафиксированным тканевой оболочкой из никелида титана, а поверхность рабочего участка депо для жидкого криоагента выполнена выпуклой.

Для криообработки больших поверхностей применяются криоаппликаторы с подвижным рабочим телом. Так известно устройство для криохирургии и криотерапии кожи роликового типа [Патент КНР 100746323 (В1) «Roller type skin treatment device for cryo-surgery and cryo-skin treatment» - 2007-07-30]. Устройство включает пористый ролик в виде цилиндра с продольным отверстием, в котором имеется штифт, вокруг которого вращается ролик, и круглую ручку, прикрепленную к штифту. Пористый ролик изготовлен из полимерного материала, металла или керамики.

Использование пористого материала позволяет создать запас жидкого азота, что позволяет увеличить время поддержания рабочей части инструмента при требуемой температуре. Недостатком данного устройства является невозможность глубокой стерилизации инструмента. В случае, если инструмент имеет малую контактную площадку, пористое «депо» должно иметь большой объем, так как обладающий умеренной теплоемкостью материал криоаппликатора не создаст нужного холодового запаса. Требуется применение азота высокой чистоты, так как интенсивное испарение азота происходит непосредственно в операционной зоне, в том числе в контакте с тканью. Кроме того, пористая структура позволяет запасать криоагент, но объем твердого материала гранул (перегородок и т.п.) в свою очередь существенно сокращается по сравнению с объемом массивного элемента тех же размеров. Наличие развитой поверхности интенсифицирует процессы испарения, таким образом, время в течение которого аппликатор сохраняет температуру жидкого азота несколько сокращается, а процесс его отогрева происходит быстрее, чем у массивного тела того же объема. Существенная часть холодового запаса расходуется вхолостую.

Задача, на которую направлено изобретение, состоит в создании устройства без указанных недостатков, а именно, криоаппликатора иммерсионного типа с увеличенным временем работы с одновременным облучением зоны аппликации лазерным излучением или излучением видимого диапазона одновременно с воздействием низких температур.

Технический результат, который достигается при использовании данного изобретения, состоит в увеличении диапазона достигаемых температур, улучшения глубины стерилизации, возможности сопровождения криоаппликации облучением области аппликации излучением видимого диапазона.

Технический результат достигается за счет того, что криоаппликатор для криохирургии и криотерапии, содержит ролик и ручку, ролик выполнен из сапфира в виде шлифованного или полированного шара или цилиндра с углублениями на торцах, имеется источник излучения с волноводом, рабочий конец которого расположен в ручке или источник излучения в виде лазерных диодов, расположенных в ручке.

По сравнению с металлами сапфир обладает более высокой теплопроводностью при низких температурах. Это позволяет увеличить время работы криоаппликатора иммерсионного типа при использовании сапфирового охлаждающего элемента по сравнению с металлическими монолитными и пористыми аппликаторами.

Сапфир является прозрачным для ультрафиолетового излучения, начиная с 210 нм, излучения всего видимого и инфракрасного диапазона до длины волны 5 мкм. Использование сапфирового ролика совместно с оптическим волокном, доставляющим излучение от источника излучения, позволяет одновременно с криотерапией или криодеструкцией проводить облучение охлаждаемой области для разных целей, включая обеззараживание, фотостимуляцию, подсветку, фототерапевтические воздействия.

Изобретение поясняется рисунками.

Фиг. 1 Схема сапфирового аппликатора для криохирургии и криотерапии поверхности кожи и слизистых.

Фиг. 2 Схема сапфирового аппликатора для криохирургии и криотерапии поверхности кожи и слизистых с роликом в виде шара.

Фиг. 3 Схема сапфирового аппликатора для криохирургии и криотерапии поверхности кожи и слизистых с подсветкой сапфирового шара лазерными диодами.

Фиг. 4 Внешний вид сапфирового аппликатора с оптическим волокном.

Фиг. 5 Внешний вид сапфирового аппликатора с подсветкой лазерными диодами.

Во всех случаях реализации изобретения холодозапасающим телом является сапфировый элемент 1, имеющий возможность вращения относительно оправы-держателя 2, в последнем имеется канал для размещения оптического волокна 3, по которому излучение подается от источника 4 через прозрачный сапфировый элемент к обрабатываемому участку ткани 5 (Фиг. 1).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Отдельно стерилизуются любым требуемым способом сапфировый шар 1, и оправа 2 с ручкой 2а из нержавеющей медицинской стали. Производится сборка криоаппликатора, заключающаяся в размещении шара 1 в оправе 2 и прикреплении к оправе ручки 2а, фиксирующей сапфировый шар 1. Волоконный световод 3, который может быть стерилизован в щадящем режиме, пропускается через сквозной канал ручки и фиксируется напротив сапфирового шара. Волоконный световод 3 присоединяется к источнику излучения 4 (Фиг. 2). Аппликатор помещается в сосуд с жидким азотом, так, чтобы сапфировый элемент был полностью погружен в жидкость, и выдерживается в течении 1,5…2 минут до момента прекращения кипения жидкого азота в окрестности устройства. Полностью охлажденный таким образом аппликатор переносится к участку, который должен быть обработан и приводится в контакт с ним. Производятся необходимые манипуляции, в течение которых по мере необходимости включается источник излучения с подачей лазерного излучения к сапфировому элементу. Образование кристаллов воды на поверхности сапфирового элемента (цилиндра или шара) приводит к эффективному рассеянию излучения на всей его поверхности с концентрацией основной доли излучения в пятне контакта с тканью (Фиг. 3, 4). Выполнение сапфирового элемента с шероховатой поверхностью обеспечивает равномерное рассеяние излучения, доставляемое волоконным световодом к сапфировому элементу (Фиг. 5). Лазерные диоды 5, размещенные в ручке аппликатора, могут быть использованы для равномерной подсветки сапфирового элемента, при этом криоаппликатор может представлять собой портативное устройство.

Возможность реализации, доступность комплектующих деталей и технологии изготовления соответствуют критерию изобретения «промышленная применимость».