РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ В ФИЗИОТЕРАПИИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ А.Б. Гапеев 1, Н.К. Чемерис 1, А.И. Алехин 2, О.С. Панова 2, Н.Г. Гончаров 2 1 Институт биофизики клетки РАН, г. Пущино Московской обл.; 2 Центральная клиническая больница РАН, г. Москва

Области медицинского применения гастроэнтерология (язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гепатиты, холецистопанкреатиты); неврология (болевые синдромы, невриты, радикулит, остеохондроз); кардиология (стенокардия, ишемическая болезнь сердца, коронарная недостаточность, гипертония); пульмонология (туберкулез, саркоидоз, бронхит); дерматология (псориаз, нейродермиты, раны, ожоги); гинекология (эрозия шейки матки, фибромы, бесплодие); урология (пиелонефрит, простатит, импотенция); хирургия (ускорение процессов регенерации, подавление гнойно- воспалительных процессов); онкология (защита кроветворной системы, устранение побочных явлений при химиотерапии).

Результаты проведенных ранее фундаментальных исследований свидетельствуют о том, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) способно –модифицировать иммунный статус организма, –оказывать противовоспалительное и обезболивающее действие, –улучшать микроциркуляцию в поврежденных тканях, –активировать физиологическую и репаративную регенерацию. Однако, несмотря на широкое медицинское применение КВЧ-терапии, механизмы реализации эффектов, а также эффективные параметры и режимы воздействия ЭМИ КВЧ остаются во многом невыясненными. Актуальной проблемой является поиск новых, более эффективных и безопасных методов лечения различных заболеваний, а также способов снижения побочных эффектов традиционных методов терапии.

Проверка терапевтической эффективности ЭМИ КВЧ с различными параметрами (несущие и модулирующие частоты, интенсивность, продолжительность и кратность воздействия) на животных моделях патологических состояний: местное неспецифическое воспаление, ревматоидный артрит, полнослойные кожные раны, опухолевый рост (солидная карцинома Эрлиха). Принципиально новым является корректное научное обоснование всех параметров используемого для терапии электромагнитного сигнала, что отличает предлагаемый подход от существующих в настоящий момент.

Выбор оптимальных параметров ЭМИ КВЧ по изменению активности перитонеальных нейтрофилов in vitro n = 7-44; * - p

Схема облучения животных ППМ = мкВт/см 2 УПМ = Вт/кг Частота 42.2 ГГц Длительность экспозиции 20 мин/сут Фоновая индукция ПМП 45 5 мкТл Для контрольных животных проводили процедуры имитации воздействия. Все эксперименты выполнены по протоколу «слепого» контроля.

n = 15; * - p < 0.05 от контроля (0.0 ГГц, 0 мин), ^ - p < 0.05 от величины эффекта ЭМИ КВЧ на соседних частотах по критерию Манна-Уитни Выбор областей оптимальных частот, интенсивностей и длительности экспозиции ЭМИ КВЧ с использованием модели острого неспецифического воспаления на лабораторных мышах

n > 10; ** - p < 0.01, ^ - p < 0.04 от контроля (0.0 ГГц), * - p < 0.05 от величины эффекта немодулированного ЭМИ КВЧ по критерию Манна-Уитни Оценка эффективности импульсно-модулированного ЭМИ КВЧ на модели острого неспецифического воспаления Терапевтическая эффективность ЭМИ КВЧ критически зависит от несущей и модулирующей частот, интенсивности и длительности экспозиции

Снижение интенсивности острого и хронического воспалительного процесса под действием ЭМИ КВЧ с оптимальными параметрами

Влияние ЭМИ КВЧ на регенерацию полнослойных кожных ран у мышей Раневой процесс воспроизводили в межлопаточной области мышей методом иссечения полнослойного кожного лоскута площадью около 70 мм 2 с повреждением подлежащей фасции и мышечного слоя. Облучение ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 100 мкВт/см 2, 20 мин/сут в течение 10 сут) проводили локально на область раневого дефекта, межлопаточную область и верхнюю часть головы животного. На 3-6 сут у контрольных животных развивался воспалительный процесс и площадь раневой поверхности была увеличена в среднем на 30% по сравнению с исходным размером. У животных опытной группы раны оставались сухими и чистыми, площадь раневого дефекта не увеличивалась. n = 10;* - p

Морфологическая картина тканей кожи мыши на 13 сут после операции В опытной группе отмечается более ранний и активный рост сосудистых элементов, эндотелиальных тяжей, волосяных фолликулов, сальных желез и формирование зрелой грануляционной ткани. Контроль ЭМИ КВЧ

Морфологическая картина тканей кожи мыши на 19 сут после операции У контрольных животных регенерат имеет соединительно-тканную основу, наблюдается формирование грубого рубца, в котором коллагеновые волокна плотным пучком идут параллельно эпидермису, новые волосяные фолликулы и сальные железы образуются не по всей поверхности регенерата. В опыте наблюдается увеличение количества зрелых коллагеновых волокон, формирование сетчатого слоя дермы. В результате в большинстве случаев в опытной группе происходит органотипическая регенерация. Контроль ЭМИ КВЧ

Динамика опухолевого роста при различных режимах воздействия ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 100 мкВт/см 2, 20 мин/сут) Солидные опухоли формировали внутримышечной трансплантацией клеток асцитной карциномы Эрлиха ( клеток/100 мкл физраствора в бедренную часть задней лапы). n = 30 для каждого режима воздействия.

Противоопухолевая эффективность ЭМИ КВЧ (100 мкВт/см 2, 20 мин/сут в течение 5 суток) на ранних стадиях развития опухоли в зависимости от частоты Противоопухолевый эффект ЭМИ КВЧ имеет ярко выраженную частотную зависимость

n = 45 для каждого режима воздействия Влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на выживаемость животных-опухоленосителей

Изменение фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови мышей, облученных ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 100 мкВт/см 2, 20 мин/сут на 3-7 сутки) n = 12, * - р

Дегрануляция тучных клеток кожи под действием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 50 мкВт/см 2, 20 мин) Ультраструктура тучных клеток (ТК) в контроле (А, Б) и после облучения ЭМИ КВЧ (В, Г). После облучения (В, Г) происходит дегрануляция ТК с выбросом гранул (Гр) в экстраклеточное пространство. К - коллагеновые фибриллы. Шкала - 1 мкм. ТК ГрГр Гр Гр К К К К АБ ВГ

Доклинические исследования показали критическую зависимость терапевтического действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ от параметров и режимов облучения и позволили выявить оптимальные режимы воздействия ЭМИ КВЧ, приводящие к –противовоспалительным эффектам, –улучшению качества регенерации ран различной природы, –замедлению опухолевого роста и увеличению СПЖ животных- опухоленосителей. Терапевтическая эффективность низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ связана с модификацией активности неспецифического и Т-клеточного иммунитета под действием биологически активных веществ, высвобождающихся из тучных клеток кожи при облучении. На основе полученных результатов разработаны –лабораторный образец многочастотного генератора ЭМИ КВЧ, –техническое задание на создание специализированной аппаратуры для физиотерапии воспалительных процессов. Необходимы дополнительные доклинические исследования для –уточнения оптимальных режимов воздействия ЭМИ КВЧ, –проверки эффективности комбинированной химио- и КВЧ-терапии (повышение эффективности и снижение токсического действия). Заключение

–центральные несущие частоты 42.25, и ГГц, –выходная мощность до 50 мВт, –частотная модуляция выходного сигнала в диапазоне до 500 МГц от центральной частоты с частотой до 1 кГц, –модуляция выходной мощности сигналом заданной формы, –обеспечение непрерывного или дробного режима работы. Лабораторный образец генератора медицинского назначения "Программно-управляемый многочастотный генератор ЭМИ КВЧ"

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты , _Бел, _Бел), программ Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине" ( гг.) "Поддержка инноваций и разработок" (2007 г.), Фонда содействия отечественной науке.