Криозонд против рака

Процедура заморозки опухоли скорее напоминает пункцию, а не операцию. Биологический механизм медицинской технологии схож с разоблачением агрессора: заморозка словно срывает маски с раковых клеток, и организм начинает «видеть» их и уничтожать, в результате опухоль рассасывается, а поврежденный орган сохраняет форму.

Поставив цель создать точную и эффективную технологию криодеструкции, профессор Георгий Прохоров, ведущий научный сотрудник отделения общей онкологии и урологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова, собрал команду со всего Петербурга. Промышленным партнером стало ООО «Медспецтруб», где делают иголки толщиной с конский волос и с просветом внутри.

ООО «Медспецтруб» изготавливает иголки толщиной с конский волос и с просветом внутри

НМИЦ онкологии им. Н.Н.Петрова

Институты развития не помогли

Средства на разработку добывали с помощью коммерческой криомедицины: Георгий Прохоров возглавляет Международный институт криомедицины, где выполняют дерматологические и косметические процедуры. «За десять лет, которые ушли на разработку криозонда, мы вложили в опытно-конструкторские работы 35 миллионов рублей, — рассказал он. — Один раз Российский фонд фундаментальных исследований выделил 400 тысяч. В “Сколково” долго морочили голову, требовали писать отчеты, а денег так и не дали».

В итоге главной движущей силой новой технологии стал энтузиазм разработчиков, а источником финансирования — доход от коммерческой криокосметологии.

Разработка представляет собой криозонд с просветом отверстия для подачи жидкого азота от 1 до 3 мм и длиной 20 см. В корпусе «иглы» находятся четыре трубки с толщиной стенки 40 микрон, между трубками создают высокий вакуум, чтобы не повредить окружающие ткани холодовым ожогом.

Ажурная «игла» создается с помощью наложения более 20 сложных лазерных швов, для каждого из них требуется специальная оснастка, а затем криозонд покрывается слоем золота.

Внутрь корпуса инструмента вмонтированы сепаратор для разделения парожидкостного потока хладагента, канал шунтирования для быстрого захолаживания, микротермопара, порт вакуумирования, патрон с активным углем для повышения термоизоляционного вакуума. В концевой охлаждаемой части криозонда размещена криокамера, в которой отсутствует термоизоляция, а внутренний оригинальный теплообменник быстро переводит пленочное кипение хладагента в пузырьковое и обеспечивает высокоэффективную теплопередачу на объект криовоздействия.

Криозонд соединен разъемом с базовым аппаратом термоизолированными шлангами длиной 1,5 м. После завершения процедуры криозонды подвергаются обработке, стерилизации и подлежат неограниченному многократному использованию.

Одновременную работу криозондов обеспечивает специальный аппарат, в криостате которого жидкий азот находится под давлением до 0,4 Мпа. При включении криогенного контура в рабочий режим захолаживание шлангов и выход криозондов на уровень минус 185–190 °С происходит в течение 30 секунд. Система автоматически удерживает температуру охлаждения или активного оттаивания в границах, установленных до начала процедуры, графически регистрирует показали на цветном сенсорном дисплее, вносит всю информацию в память компьютера, информирует участников операции о режимах работы и важных технических параметрах голосовыми сообщениями.

«Совокупность оригинальных технических решений позволила преодолеть проблемы создания минимально инвазивного криогенного оборудования», — комментирует Георгий Прохоров.

«Одна установка стоит 11 миллионов 125 тысяч рублей. Американские и китайские аналоги обходятся примерно в 30 миллионов. Себестоимость одной операции с помощью нашего криозонда — 17 тысяч рублей, с использованием импортных — около 100 тысяч. Высокая стоимость импортных аналогов объясняется одноразовыми иглами: они не выдерживают многократного применения, иногда взрываются — и тем, что дорого стоят баллоны аргона и гелия. У нас игла многоразовая, мы используем жидкий азот по 25 рублей за канистру», — пояснил разработчик.

Профессор Георгий Прохоров во время операции

НМИЦ онкологии им. Н.Н.Петрова

Ограниченное применение

В НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова сделали уже около 300 операций с помощью этой установки. «У нас есть разрешение на ограниченное применение метода в рамках нашего учреждения», — уточнил Георгий Прохоров.

Большая часть излеченных пациентов страдали злокачественными опухолями молочной железы, легких, предстательной железы, почек, органов желудочно-кишечного тракта, костей. Коллега Георгия Прохорова Замира Раджабова успешно применила криозонд для лечения опухолей ротовой полости: языка, гланд, щек, кожи.

Технические решения и медицинская технология защищены патентами РФ и собственным товарным знаком. Георгий Прохоров предпринимал множество попыток тиражировать метод, сделать его доступным для других российских клиник.

В 2020 году группа Прохорова получила задание Минздрава на клиническую апробацию метода при лечении опухолей костей (один из самых болезненных видов онкологии). «Программа рассчитана на три года. Мы пролечим несколько десятков пациентов, затем проанализируем результаты. Далее, если будет очевиден положительный результат, метод будет внесен в клинические рекомендации Минздрава», — рассказал Прохоров. А это будет «пропуском» для технологии в другие клиники страны.

Чтобы тиражировать метод, необходимо передать в клиники три компонента: сами криозонды, технологию их применения и опыт работы, то есть надо обучить персонал. Такое обучение, пока в ознакомительном режиме, Георгий Георгиевич уже ведет. Двадцатого ноября он провел операцию по удалению метастазов костей в режиме видеоконференции, «вживую». В операционной работали специально обученные операторы, в сеансе участвовали врачи из 40 городов России.

Ледяной шар, сформированный на криозонде

НМИЦ онкологии им. Н.Н.Петрова

Зависть в глазах коллег

На российском онкологическом форуме «Белые ночи», проходившем в сентябре 2020 года в режиме онлайн, криомедицине посвятили отдельный трек «Современные криогенные технологии в онкологии». Рассказывая о своем методе и демонстрируя оборудование, Георгий Прохоров увидел «элементы зависти в глазах коллег». Были желающие изучить метод поподробнее. Ученый провел для желающих демонстрационный эксперимент, включив криозонд в воде и продемонстрировав, как формируется ледяной шар.

Работа группы идет в тренде развития криомедицины: стремление к минимальной инвазивности, максимальная точность (прецизионность) вмешательства, переход от хирургии к терапевтическим процедурам лечения онкологических заболеваний. Но еще никто в мире не смог изготовить оборудование такого уровня.

О первых попытках заморозки опухолей в России было рассказано в 1906 году на заседании Всероссийского общества дерматологов, первая научная публикация вышла в СССР в 1938 году, в 1960-е нейрохирурги впервые использовали вакуумные инструменты с жидким газом с клинической практике, рассказал «Стимулу» Георгий Прохоров. Уже в 1962 году в Институте физических проблем с помощью микро-электронно-лучевой сварки смогли сделать первый советский криозонд. «На этом устройстве выполнили более двух тысяч операций, затем технология была утрачена», — уточнил Прохоров.

Криомедицина, по его словам, «не модное направление». Она ближе к элитарной медицине: о ней знают немногие, и тем более мало кто владеет ею.

Георгий Прохоров очертил порочный круг так: нет оборудования — нет специалистов — нет потребности в оборудовании — нет необходимости готовить специалистов — нет учебных программ для студентов — нет такой специальности — нет интереса к разработке оборудования — нет оборудования. В США, Китае, Израиле, Японии, Италии, Египте счет излеченных пациентов идет на тысячи, но, как уточнил наш собеседник, эта работа ведется в формате коммерческих услуг. На государственном уровне эта проблема решается только в Китае.

За последнее десятилетие в США, Израиле, Китае созданы криотерапевтические системы, рабочим инструментом в которых служат криозонды однократного применения диаметром 1,7 мм и длиной до 18 см, генерирующие низкую температуру на основе эффекта дросселирования Джоуля—Томпсона. Эксплуатация такого оборудования сопряжена с высокой стоимостью расходного материала, необходимостью применения аргона и гелия с опасным давлением в инструментах (до 30 МПа). Систем, оснащенных криозондами в 1,5 мм и работающих на жидком азоте, нигде, кроме России, нет.

Секрет российских изобретателей?

— Успех российских ученых и инженеров основан на их собственных экспериментальных исследованиях, опытно-конструкторских разработках и многолетнем клиническом опыте использования криохирургических способов лечения, — говорит Георгий Прохоров. — В лабораторных опытах были определены границы температурной устойчивости злокачественных и доброкачественных клеток разной гистологической принадлежности и различного уровня дифференцировки, находящихся в виде суспензий и клеточного осадка, а также в составе нативных тканей и опухолей. Точные термометрические исследования по изучению закономерностей распространения фронтов оледенения в сложных биологических объектах при сравнении с результатами криобиологических опытов позволили сформулировать требования к техническим параметрам нового оборудования.

Безопасность и точность наведения инструментов в нужную точку тела пациента обеспечивают стереотаксические расчеты оптимальных направлений проколов, компьютерно-томографический, эндовидеоскопический и ультразвуковой контроль над всеми этапами пункционного доступа. По результатам предоперационного обследования осуществляется трехмерное планирование ледяных фронтов криозондов внутри опухоли, определяется необходимость применения отдельных криозондов в режиме активного отогрева для защиты полых органом и крупных кровеносных сосудов, прилежащих к зоне пункционной криодеструкции.

Процедура локальной криотерапии может выполняться под наркозом или в условиях проводниковой анестезии, амбулаторно или стационарно, в операционной, процедурной, в кабинетах компьютерной томографии и в помещениях интервенционной диагностики при контроле всех этапов в режиме реального времени. Пациенты легко переносят процедуру и возвращаются к своим повседневным занятиям в течение суток.

Исследования авторов показали, что опухоль после криогенной девитализации сохраняет свои антигенные свойства и в процессе резорбции стимулирует формирование в организме пациента противоопухолевых иммунных реакций.

Для достижения клинически значимого эффекта в соответствии с разработанной авторами медицинской технологий пункционная криодеструкция выполняется неоднократно с трехнедельными интервалами между процедурами, что позволяет сдерживать прогрессирование заболевания. Метод совместим со всеми известными способами при комплексном лечении онкологических заболеваний.