способ торможения роста злокачественных новообразований с помощью электромагнитного излучения

Формула изобретения

1. Способ торможения роста злокачественных новообразований в эксперименте, при котором облучают биообъект импульсным электромагнитным излучением наносекундного диапазона, отличающийся тем, что облучение проводят сложномодулированными последовательностями сверхширокополосных импульсов, которые группируют в пачки, пачки - в блоки, а блоки, в свою очередь, в циклы, при этом частоты импульсно-пачечной модуляции устанавливают равными частотам биоритмов биообъекта, облучение начинают с момента идентификации злокачественного новообразования, а длительность каждого периода облучения выбирают из условий однократного деления всех клеток опухоли.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоты следования импульсов в пачке устанавливают равными и/или кратными частоте гель - золь-переходов в цитоплазме клетки, а частоты следования пачек устанавливают равными частоте осцилляций митохондрий, частоте дыхания, частоте сердечных сокращений, частотам Шумановских резонансов и частотам основных ионных параметрических резонансов.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при переходе от одного блока пачек импульсов к другому проводят последовательный перебор частот импульсно-пачечной модуляции внутри каждого цикла облучения, причем в каждом цикле порядок перебора частот изменяют случайным образом.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что количество импульсов в каждой пачке выбирают из условия обеспечения средней плотности потока энергии в зоне нахождения облучаемого объекта менее 5 мкВт/см².

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что длительность излучаемого импульса составляет не более 2 нс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для лечения злокачественных опухолей различной локализации. Способ может иметь самостоятельное значение, а также может использоваться в сочетании с комплексной химио-радиотерапией и интенсивной дезинтоксикационной терапией.

Известны способы воздействия на биологические объекты электромагнитным излучением (ЭМИ) с различными видами модуляции, совпадающими с физиологически значимыми биоритмами организма.

В способе воздействия на биологический объект (RU 2067879 С1, 6 A 61 N 1/32, 2/04, 1996) частоты модулирующего сигнала зависят от пораженных уровней организации организма и кратны частоте процесса восстановления окисленной формы никотин-аденин-динуклеотида при цитозольном бескислородном гликолизе. Недостатком данного способа является привязка к одному конкретному физиологическому процессу.

В способе моделирования блокады сердца (SU 1808139 A3, 5 G 09 B 23/28, 1993) облучают объект импульсами треугольной или прямоугольной формы длительностью 1-1000 нс с частотой следования импульсов, кратной частоте модулирующего сигнала от двух синхронных излучателей. Несущую частоту 2,80-100 МГц модулируют сигналом, информационно содержащим электрофизиологическую сущность моделируемого процесса. Воздействие производят бесконтактным дистанционным путем с интенсивностью 1-990 мВт/см² и 1,01-10 Вт/см². Данный способ воздействия является гипертермальным, что является недостатком из-за невозможности обеспечения нагрева только клеток злокачественных новообразований.

В способах лечения новообразований, включая как злокачественные, так и доброкачественные опухоли (RU 2163823 С1, 7 A 61 N 5/02, 5/00, 2001; RU 2134584 С1, 6 A 61 N 5/00, 5/02, 1999; RU 2139114 С1, 6 A 61 N 5/00, 5/02,1999) больного облучают гармоническими колебаниями одновременно на пяти частотах из диапазона 0,01-18 ГГц, причем частоты могут излучаться в параллельном, последовательном, смешанном и сканирующем режиме ЭМИ. С целью дальнейшего повышения эффективности лечения в (RU 2155084 C1, 7 A 61 N 5/00, 2000) рекомендуют дальнейшее расширение спектра излучаемых частот за счет использования наряду с пятью основными частотами от одной до одиннадцати дополнительных частот, используемых в любой комбинации с пятью основными частотами. В данном способе плотность потока энергии (ППЭ) в месте расположения облучаемого объекта составляет от 0,3 до 10 мкВт/см², а время облучения - от 1 до 6 ч ежедневно в течение 3-5 дней. Недостатком данного способа является отсутствие привязки излучаемых частот к биоритмам организма.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату при использовании является способ торможения роста злокачественных новообразований, основанный на использовании СВЧ-излучения миллиметрового и коротковолновой части сантиметрового диапазонов длин волн в виде коротких импульсов (10 нс) с напряженностью переменного электрического поля, сравнимой с естественной квазистатической напряженностью электрического поля в биологических клеточных мембранах (Девятков Н.Д., Плетнев С.Д., Бецкий О.В., Файкин В.В. Воздействие низкоэнергетического импульсного СВЧ-излучения наносекундной длительности с большой пиковой мощностью на развитие злокачественных новообразований// Биомедицинская радиоэлектроника. - 2000. - №10. - С.29-36). Средняя ППЭ из-за малой длительности импульса и большой скважности мала, и эффекты обычного интегрального нагрева практически исключены.

Известный способ обеспечивает замедление роста (объема) опухоли у облученных животных в основном за счет образования новых клеточных контактов, однако при этом не в полной мере используются резонансные механизмы воздействия на биообъект.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании способа торможения роста злокачественных новообразований путем облучения импульсным ЭМИ наносекундного диапазона с привязкой к различным биоритмам организма.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении эффективности воздействия на новообразования, приводящего к торможению роста опухоли.

Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата достигается тем, что воздействие проводят последовательностью сверхширокополосных (СШП) импульсов длительностью не более 2 нс при величине ППЭ до 5 мкВт/см². При разложении в ряд Фурье спектр одиночного импульса находится в полосе 0,1 МГц ÷ 10 ГГц, максимум спектральной плотности при этом лежит в области 0,1÷1,0 ГГц. Применение СШП импульсов позволяет перекрыть значительную часть спектра биологически значимых частот, что особенно важно, когда конкретная требуемая частота воздействия неизвестна. Данный вид излучения обеспечивает наивысшую скорость изменения энергии, что повышает его биологическую значимость за счет генерации в клетке акустических волн. Кроме того, при малой средней мощности СШП импульсы имеют высокую пиковую мощность, что повышает вероятность возникновения нелинейных эффектов и, следовательно, эффективность воздействия на опухоль. Для усиления лечебного эффекта на организм воздействуют сложномодулированной последовательностью СШП импульсов с тем, чтобы в спектре облучающего сигнала появились необходимые низкочастотные составляющие, совпадающие с физиологически значимыми биоритмами организма. Для этого при формировании облучающего сигнала применяют импульсно-пачечную модуляцию, при которой импульсы сгруппированы в пачки импульсов, пачки - в блоки, а блоки в свою очередь в циклы. Частоты следования импульсов в пачке совпадают с частотой гель-золь переходов в цитоплазме клеток (и/или с ее кратной гармоникой). Частоты следования пачек совпадают с частотами физиологически значимых биоритмов организма: с частотой осцилляции митохондрий, частотой сердечных сокращений, частотой дыхания, частотами ЭЭГ (Шумановские резонансы), частотой ионного параметрического резонанса важнейших биологически значимых ионов (например, иона кальция Са⁺²) и др.

При переходе от одного блока пачек импульсов к другому происходит последовательный перебор указанных частот внутри каждого цикла облучения, причем в каждом цикле порядок перебора частот изменяется случайным образом.

Количество импульсов в каждой пачке импульсов выбирают таким образом, чтобы величина ППЭ составляла до 5 мкВт/см², что не превышает санитарных норм допустимой интенсивности СВЧ-облучения. Длительность каждого периода облучения выбирается из условий гарантированного однократного деления всех клеток опухоли. Облучение начинают с момента идентификации заболевания и проводят два раза по 20 часов с интервалом 1 сутки.

Новизна данного способа заключается в более полном учете физиологически значимых биоритмов организма при сохранении механизмов действия, присущих прототипу.

Способ осуществляется следующим образом. Облучение биообъекта производится при помощи генератора наносекундного диапазона с регулируемым уровнем выходного сигнала и управлением модуляцией от ПЭВМ. Частоты, закладываемые в режим облучения, выбираются на основе предложенных физиологически значимых биоритмов организма.

Частота следования импульсов в пачке совпадает с частотой гель-золь переходов в цитоплазме клеток (3,2 кГц) и/или с ее кратной гармоникой (Загускин С.Л. Естественные физические поля и биоуправляемая хронофизиотерапия // 6 Всероссийская научно-практическая конференция по квантовой медицине. - М., - 2000. - С.80-85).

Частоты следования пачек совпадают с частотой асцилляций митохондрий (2,1 Гц), частотой сердечных сокращений (10,4 Гц), частотой дыхания (3,3 Гц), частотами ЭЭГ - Шумановскими резонансами - 7,9 Гц, 13,7 Гц, 19,3 Гц, 25,0 Гц, 30,6 Гц, 36,2 Гц, (Полонников Р.И. Феномен информации и информационного воздействия. - СПб, 2001. - С.164-183), частотой ионного параметрического резонанса важнейших биологически значимых ионов, например иона кальция Са⁺² - 38,4 Гц, (Узденский А.Б. О биологическом действии сверхнизкочастотных магнитных полей: резонансные механизмы и их реализация в клетках // Биофизика. - 2000. - Т.45. - Вып.5. - С.888-893).

Значения частоты сердечных сокращений и частоты дыхания приведены для мышей. При использовании предлагаемого способа для лечения злокачественных новообразований у человека замене подлежат: частота сердечных сокращений (10,4 Гц у мышей) на индивидуальную среднюю частоту сердечных сокращений пациента, в диапазоне от 1 до 1,3 Гц; частота дыхания (3,3 Гц у мышей) на индивидуальную среднюю частоту дыхания пациента в диапазоне от 0,27 до 0,33 Гц.

Количество импульсов в пачке выбирают расчетным путем при установленной величине напряженности поля по требуемой величине средней ППЭ в месте нахождения облучаемого объекта. Совокупность блоков, включающая в себя все требуемые частоты, образовывает цикл. Последовательность блоков в каждом цикле облучения изменяется случайным образом.

Ниже приводится пример, иллюстрирующий реализацию предлагаемого способа.

Пример. Беспородные мыши-самцы с перевитой опухолью Эрлиха. Облучение проводилось сложномодулированными последовательностями СШП импульсов, представляющими собой случайно распределенные во времени низкочастотные пачки по 284 импульса в каждой с частотами: 2,1 Гц, 3,3 Гц, 7,9 Гц, 10,4 Гц, 13,7 Гц, 19,3 Гц, 25,0 Гц. 30,6 Гц, 36,2 Гц и 38,4 Гц со скважностью, равной 20, и частотой следования импульсов поочередно 3200 Гц и 22400 Гц (7-я гармоника), величина ППЭ _ср.=5 мкВт/см², суммарная продолжительность воздействия 40 ч (2 раза по 20 ч с интервалом между воздействиями 1 сутки), начало 1-го воздействия - 6 сутки после перевивки опухоли.

Результаты воздействия СШП ЭМИ:

при фоновом обследовании мышей, проведенном на 6 сутки после перевивки опухоли Эрлиха, объем опухоли у животных контрольной группы (V_к) составлял 467±31 мм³, у животных опытной группы (Vo) - 466±26 мм³, при этом в каждой группе было по 30 мышей;

на 2 сутки с начала воздействия СШП ЭМИ (8 сутки после перевивки опухоли) V_к=1071±55 мм³ , Vo=514±29 мм³, торможение роста опухоли (ТРО) составляло 52%, различия статистически достоверны при р<0,001;

на 6 сутки с начала воздействия (12 сутки после перевивки опухоли) V_к=2767±188 мм³, Vo=1071±83 мм³, а ТРО=61%, р<0,001;

на 11 сутки с начала воздействия (17 сутки после перевивки опухоли) V_к=4455±244 мм³, Vo=2257±285 мм³, а ТРО=49%, р<0,001;

на 15 сутки с начала воздействия (21 сутки после перевивки опухоли) V_к=5859±396 мм³, Vo=2952±438 мм³, а ТРО=50%, р<0,001;

на 17 сутки с начала воздействия (23 сутки после перевивки опухоли) V_к=6979±492 мм³, Vo=3815±547 мм³, а ТРО=45%, р<0,001;

на 20 сутки с начала воздействия (26 сутки после перевивки опухоли) V_к=9206±765 мм³, Vo=4463±684 мм³, а ТРО=52%, р<0,001;

на 24 сутки с начала воздействия (30 сутки после перевивки опухоли) V_к=13601±1346 мм³, Vo=5186±655 мм³, а ТРО=62%, р<0,001;

на всем протяжении эксперимента (более трех недель с начала воздействия СШП ЭМИ) фиксировался стабильно высокий уровень ТРО (диапазон колебаний 45-62%), причем при каждом обследовании различия между V_к и Vo были статистически достоверны.

Таким образом, предлагаемый способ электромагнитного торможения роста злокачественных новообразований может быть использован для замедления роста клеток злокачественных новообразований. Способ может иметь самостоятельное значение, а также может использоваться в сочетании с комплексной химио-радиотерапией и интенсивной дезинтоксикационной терапией.