PL217421B1 - Sonda do lokalizacji tkanek nowotworowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sonda do lokalizacji tkanek nowotworowych znajdująca zastosowanie w medycynie, zwłaszcza w diagnostyce śródoperacyjnej zmian nowotworowych gruczołu piersiowego.

Znana ze stosowania w diagnostyce śródoperacyjnej metoda lokalizacji tkanek nowotworowych ROLL (Radioguided Ocult Lesion Localisation) [Paganelli G, Luini A, Veronesi U. Radioguided ocult lesion Iocalisation(ROLL) in breast cancer; maximizing efficacy, minimizing mutilation. Annals of Oncology 2002; 13:1839-1840] polega na zastosowaniu czujnika scyntylacyjnego współpracującego z sygnalizatorem akustycznym. Przed zabiegiem operacyjnym wprowadza się izotop promieniotwórczy bezpośrednio w guz, co do którego istnieje podejrzenie, że jest on zmianą nowotworową. Wprowadzanie izotopu odbywa się pod kontrolą badania ultrasonograficznego lub mammograficznego. Podczas operacji, obszary, do których wcześniej wprowadzono izotop, wysyłają promieniowanie rejestrowane przez czujnik scyntylacyjny. Pozwala to chirurgowi na łatwe odnalezienie ich w trakcie operacji i ewentualne usunięcie. Z przedstawionego opisu widać, że śródoperacyjna metoda znaczników izotopowych ułatwia jedynie odnalezienie obszaru zakwalifikowanego we wstępnych badaniach obrazowych jako potencjalnie patologicznego.

Znany jest sposób wykrywania zmian w gruczole piersiowym, zwany techniką EIS (Electrical Impedance Scanning), który wykorzystuje różnice przewodnictwa i przenikalności elektrycznej tkanek zdrowych i nowotworowych podczas przepuszczania przez nie prądu o niskim natężeniu [Malich A., Fritsch T., Mauch C., Fressmeyer M., Fleck M., Anderson R., Kaiser W.A. Electrical Impedance Scanning; a new technique in the diagnosis of Iyph nodes in which malignancy is suspected on ultrasound. Br J Radiol. 2001; 74: 42-47]. Nie jest to jednak technika możliwa do zastosowania śródoperacyjnego. Technika skanowania EIS jest oparta na różnicach w przewodnictwie i przenikalności elektrycznej tkanek zdrowych i nowotworowych podczas przepuszczania przez nie prądu o niskim natężeniu. W badaniach in vitro stwierdzono, że nowotworowe tkanki gruczołu piersiowego mają wyższe przewodnictwo niż tkanki zdrowe. W celu zlokalizowania tkanek nowotworowych mierzy się gęstość prądu przepływającego przez badaną tkankę, za pomocą elektrod umieszczanych w pobliżu zmienionych chorobowo tkanek. Prąd w obszarze tkanki nowotworowej zwiększa swoją gęstość. Prototypowe urządzenie do badań przewodnictwa elektrycznego gruczołu piersiowego zostało zbudowane przez firmę Siemens [Scholz B, Anderson R. On electrical Impedance Scanning - Principles and simulations. Electromedica 2000, praca dotyczy systemu Siemens o nazwie TransScan TS2000]. Urządzenie składa się z dwóch elektrod, to jest z sondy badającej i elektrody odniesienia. Sonda badająca zbudowana jest z zestawu elektrod ułożonych w kwadrat o boku 8 lub 16 elektrod. Każda elektroda obejmuje ob2 2 2 szar 3 mm².Całkowita powierzchnia sondy wynosi 79 mm² lub 47 mm², w zależności od wielkości sondy. Sonda odniesienia to metalowy cylinder długości 12 cm i średnicy 3,4 cm, którą badana osoba trzyma w ręce. Otrzymywane obrazy zmian przewodnictwa przekazywane są do procesora i przedstawiane na ekranie jako różne odcienie szarości. Ogniska sugerujące istnienie nowotworu przedstawiają się jako białe plamy. Niestety podobne sygnały otrzymywane są z okolicy brodawki sutkowej, oraz w przypadku istnienia zmian skórnych takich jak blizny, znamiona, brodawki. Moskovitz obliczył specyficzność metody na około 64 - 71%. Malich określił czułość metody na około 93%, a jej specyficzność na 62,8%.

Sonda do lokalizacji tkanek nowotworowych według wynalazku składa się z pojemnościowego czujnika pomiarowego włączonego w obwód członu detekcyjnego, zasilanego przez generator wielkiej częstotliwości, przy czym wyjście członu detekcyjnego jest połączone poprzez wzmacniacz wielkiej częstotliwości i detektor amplitudy ze wzmacniaczem małej częstotliwości. Sonda zawiera ponadto sumator, którego jedno wejście jest połączone z wyjściem wzmacniacza małej częstotliwości, a drugie wejście jest połączone z wyjściem członu pamiętającego sygnał odniesienia. Wyjście sumatora jest połączone z członem obrazującym wynik pomiaru, który zawiera sygnalizator akustyczny i wyświetlacz optyczny.

Wynalazek umożliwia szybkie i precyzyjne zlokalizowanie tkanek nowotworowych w trakcie operacji. Dzięki zastosowaniu przekładki izolacyjnej, oddzielającej badaną tkankę od czujnika sondy pomiarowej, eliminuje się wpływ składowej stałej prądu na wynik pomiarów. Występowanie tej składowej jest powodowane obecnością składników o wysokim przewodnictwie elektrycznym w badanym materiale biologicznym, takich jak krew, osocze, elektrolity. Okazało się, że po wyeliminowaniu składowej stałoprądowej i zastosowaniu częstotliwości w zakresie od 50 MHz do 500 MHz, przenikalność elektryczna tkanek nowotworowych jest istotnie większa od przenikalności elektrycznej tkanek zdroPL 217 421 B1 wych, co umożliwia szybką lokalizację obszarów zmienionych chorobowo. Sonda według wynalazku ma małe gabaryty, jest możliwa do zastosowania śródoperacyjnego, a jej zastosowanie nie wymaga wcześniejszego przygotowania pacjenta, co ma miejsce w wypadku znanej metody ROLL.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku, który przedstawia schemat blokowy sondy do lokalizacji tkanek nowotworowych.

Przykładowa sonda do lokalizacji tkanek nowotworowych składa się z pojemnościowego, pomiarowego czujnika 1 zawierającego przekładkę izolacyjną, wykonanego w postaci kondensatora, którego jedną z okładzin stanowi pręt mosiężny, a drugą - aluminiowy cylinder, zaś między okładzinami jest umieszczony izolator wykonany jako rurka teflonowa. Czujnik 1 jest włączony w obwód detekcyjnego członu 2 o konfiguracji podwójnego T i zasilanego przez generator 3 wielkiej częstotliwości, z zakresu od 50 MHz do 500 MHz, przykładowo 100 MHz. Wyjście detekcyjnego członu 2 jest połączone poprzez wzmacniacz 4 wielkiej częstotliwości z wejściem detektora 5 amplitudy sygnału, a wyjście detektora 5 jest połączone poprzez wzmacniacz 6 małej częstotliwości z jednym wejściem sumatora 7 i z jednym wejściem pamiętającego członu 8, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem sumatora 7. Do drugiego wejścia pamiętającego członu 8 jest dołączony kalibracyjny przycisk 9. Sygnał wyjściowy sumatora 7 jest podawany do członu 10 obrazowania wyniku, który składa się z napięciowo-cyfrowego przetwornika 11, współpracującego z optycznym, cyfrowym wyświetlaczem 12, oraz z napięciowo-częstotliwościowego przetwornika 13, połączonego poprzez wzmacniacz 14 z akustycznym sygnalizatorem 15.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sonda do lokalizacji tkanek nowotworowych zawierająca czujnik, generator i człon obrazujący wynik pomiaru, znamienna tym, że pojemnościowy czujnik (1) ma przekładkę izolacyjną i włączony jest w obwód detekcyjnego członu (2), zasilanego przez generator (3) wielkiej częstotliwości, przy czym wyjście detekcyjnego członu (2) jest połączone poprzez wzmacniacz (4) wielkiej częstotliwości i detektor amplitudy (5) ze wzmacniaczem (6) małej częstotliwości, a wyjście wzmacniacza (6) małej częstotliwości jest połączone z jednym wejściem sumatora (7), którego drugie wejście jest połączone z wyjściem członu (8) pamiętającego sygnał odniesienia, natomiast wyjście sumatora (7) jest połączone z członem (10) obrazującym wynik pomiaru.
2. 2. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że detekcyjny człon (2) ma postać układu elektrycznego o konfiguracji podwójne T.
3. 3. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że człon (10) obrazujący wynik pomiaru zawiera akustyczny sygnalizator (15).
4. 4. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że człon obrazujący wynik pomiaru zawiera wyświetlacz optyczny (12).
5. 5. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że wykorzystuje napięcie o częstotliwości od 50 MHz do 500 MHz, korzystnie 100 MHz.

   Wykaz oznaczeń na rysunku

   1 - czujnik pojemnościowy zawierający przekładkę izolacyjną 2 - człon detekcyjny

   3 - generator wielkiej częstotliwości

   4 - wzmacniacz wielkiej częstotliwości

   5 - detektor amplitudy sygnału

   6 - wzmacniacz małej częstotliwości

   7 - sumator

   8 - człon pamiętający

   9 - przycisk kalibracyjny

   10 - człon obrazowania wyniku

   11 - przetwornik napięciowo-cyfrowy

   12 - wyświetlacz optyczny

   13 - przetwornik napięciowo-częstotliwościowy

   14 - wzmacniacz

   15 - sygnalizator akustyczny