Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы

Проведено исследование влияния терагерцевого лазерного излучения гипервысокочастотного (ГВЧ) диапазона на опухолевые процессы в организмах лабораторных животных. Для проведения исследований разработан способ повышения долговременной стабильности газоразрядного ГВЧ-лазера на основе избирательной терм...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Киселев, В.К., Маколинец, В.И., Митряева, Н.А., Радионов, В.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2012
Schriftenreihe:	Радіофізика та електроніка
Schlagworte:	Прикладная радиофизика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105887
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы / В.К. Киселев, В.И. Маколинец, Н.А. Митряева, В.П. Радионов // Радіофізика та електроніка. — 2012. — Т. 3(17), № 2. — С. 95-101. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-105887
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1058872025-02-09T13:48:49Z Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы Застосування терагерцової лазерної техніки для дослідження впливу ГВЧ-випромінювання на пухлинні процеси Application of terahertz laser technology to investigate the influence of HFO radiation on the tumor process Киселев, В.К. Маколинец, В.И. Митряева, Н.А. Радионов, В.П. Прикладная радиофизика Проведено исследование влияния терагерцевого лазерного излучения гипервысокочастотного (ГВЧ) диапазона на опухолевые процессы в организмах лабораторных животных. Для проведения исследований разработан способ повышения долговременной стабильности газоразрядного ГВЧ-лазера на основе избирательной термостабилизации резонатора. Это упростило проведение медицинских исследований в клинических условиях, в ходе которых получены новые результаты. Проведено дослідження впливу терагерцового лазерного випромінювання гіпервисокочастотного (ГВЧ) діапазону на пухлинні процеси в організмах лабораторних тварин. Для проведення досліджень розроблено спосіб підвищення довгострокової стабільності газорозрядного ГВЧ-лазера на основі вибіркової термостабілізації резонатора. Це спростило проведення медичних досліджень у клінічних умовах, у ході яких отримано нові результати. There was conducted a research about the influence of terahertz laser radiation of hyper-high-frequency (HHF) range on the tumor processes in the organisms of laboratory animals. The way to improve long-term stability of gas-discharge HFO-lasers by use selective thermal stabilization of the resonator was designed for the research. This simplified the conduct of medical research in the clinical setting in which new results were obtained. 2012 Article Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы / В.К. Киселев, В.И. Маколинец, Н.А. Митряева, В.П. Радионов // Радіофізика та електроніка. — 2012. — Т. 3(17), № 2. — С. 95-101. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105887 615.849.19+621.375.826+ 681.7.069.24 ru Радіофізика та електроніка application/pdf Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Прикладная радиофизика Прикладная радиофизика
spellingShingle	Прикладная радиофизика Прикладная радиофизика Киселев, В.К. Маколинец, В.И. Митряева, Н.А. Радионов, В.П. Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы Радіофізика та електроніка
description	Проведено исследование влияния терагерцевого лазерного излучения гипервысокочастотного (ГВЧ) диапазона на опухолевые процессы в организмах лабораторных животных. Для проведения исследований разработан способ повышения долговременной стабильности газоразрядного ГВЧ-лазера на основе избирательной термостабилизации резонатора. Это упростило проведение медицинских исследований в клинических условиях, в ходе которых получены новые результаты.
format	Article
author	Киселев, В.К. Маколинец, В.И. Митряева, Н.А. Радионов, В.П.
author_facet	Киселев, В.К. Маколинец, В.И. Митряева, Н.А. Радионов, В.П.
author_sort	Киселев, В.К.
title	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы
title_short	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы
title_full	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы
title_fullStr	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы
title_full_unstemmed	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы
title_sort	применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния гвч-излучения на опухолевые процессы
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Прикладная радиофизика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105887
citation_txt	Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы / В.К. Киселев, В.И. Маколинец, Н.А. Митряева, В.П. Радионов // Радіофізика та електроніка. — 2012. — Т. 3(17), № 2. — С. 95-101. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT kiselevvk primenenieteragercevojlazernojtehnikidlâissledovaniâvliâniâgvčizlučeniânaopuholevyeprocessy AT makolinecvi primenenieteragercevojlazernojtehnikidlâissledovaniâvliâniâgvčizlučeniânaopuholevyeprocessy AT mitrâevana primenenieteragercevojlazernojtehnikidlâissledovaniâvliâniâgvčizlučeniânaopuholevyeprocessy AT radionovvp primenenieteragercevojlazernojtehnikidlâissledovaniâvliâniâgvčizlučeniânaopuholevyeprocessy AT kiselevvk zastosuvannâteragercovoílazernoítehníkidlâdoslídžennâvplivugvčvipromínûvannânapuhlinníprocesi AT makolinecvi zastosuvannâteragercovoílazernoítehníkidlâdoslídžennâvplivugvčvipromínûvannânapuhlinníprocesi AT mitrâevana zastosuvannâteragercovoílazernoítehníkidlâdoslídžennâvplivugvčvipromínûvannânapuhlinníprocesi AT radionovvp zastosuvannâteragercovoílazernoítehníkidlâdoslídžennâvplivugvčvipromínûvannânapuhlinníprocesi AT kiselevvk applicationofterahertzlasertechnologytoinvestigatetheinfluenceofhforadiationonthetumorprocess AT makolinecvi applicationofterahertzlasertechnologytoinvestigatetheinfluenceofhforadiationonthetumorprocess AT mitrâevana applicationofterahertzlasertechnologytoinvestigatetheinfluenceofhforadiationonthetumorprocess AT radionovvp applicationofterahertzlasertechnologytoinvestigatetheinfluenceofhforadiationonthetumorprocess
first_indexed	2025-11-26T11:41:27Z
last_indexed	2025-11-26T11:41:27Z
_version_	1849852996008017920
fulltext	ППРРИИККЛЛААДДННААЯЯ РРААДДИИООФФИИЗЗИИККАА _________________________________________________________________________________________________________________ __________ ISSN 1028 821X Радиофизика и электроника. 2012. Т. 3(17). № 2 © ИРЭ НАН Украины, 2012 УДК 615.849.19+621.375.826+ 681.7.069.24 В. К. Киселев 1,2 , В. И. Маколинец 3 , Н. А. Митряева 4 , В. П. Радионов 1 1 Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина E-mail: kiseliov@ire.kharkov.ua 2 Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина 4, пл. Свободы, 61022, Харьков, Украина 3 Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М. И. Ситенко НАМН Украины 80, ул. Пушкинская, Харьков, 61024, Украина 4 Институт медицинской радиологии им. С. П. Григорьева НАМН Украины 82, ул. Пушкинская, Харьков, 61024, Украина ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРАГЕРЦЕВОЙ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОПУХОЛЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ Проведено исследование влияния терагерцевого лазерного излучения гипервысокочастотного (ГВЧ) диапазона на опухо- левые процессы в организмах лабораторных животных. Для проведения исследований разработан способ повышения долговремен- ной стабильности газоразрядного ГВЧ-лазера на основе избирательной термостабилизации резонатора. Это упростило проведение медицинских исследований в клинических условиях, в ходе которых получены новые результаты. Ил. 5. Табл. 3. Библиогр.: 20 назв. Ключевые слова: терагерцевое излучение, HCN-лазер, опухолевые процессы, лучевая терапия, физиотерапия. В последние годы при разработке совре- менных технологий лечения злокачественных новообразований существенное внимание уделя- ется обоснованию и использованию разнообраз- ных физических факторов (гипертермия, гипо- термия, постоянный и переменный электрический ток, действие магнитных и электромагнитных полей низкой интенсивности и др.) как мощных модификаторов, которые значительно повышают эффективность комплексного лечения, в част- ности, при лучевой терапии онкологических больных [1–3]. Некоторыми экспериментальными ис- следованиями продемонстрирована эффектив- ность электромагнитного излучения в поврежде- нии опухолевых элементов [4–6], его способность индуцировать апоптоз (самоликвидация клеток) в трансформируемых HL60 клетках [7], нетранс- формируемых линиях человеческих клеток [8], усиливать процесс индуктируемого апоптоза и создавать адекватную коррекцию изменений гомеостатических систем организма, повышая его неспецифическую резистентность [9, 10]. На сегодняшний день механизмы биоло- гических эффектов, обусловленных физическими факторами, и влияние последних на опухолевые процессы изучены недостаточно, а результаты экспериментальных и клинических исследований имеют неоднозначный характер. Так, до сих пор остается неясным действие низкоинтенсивного лазерного излучения различных диапазонов не- посредственно на злокачественные новообразо- вания. В связи с этим представляют интерес ис- следования возможности использования электро- магнитного излучения терагерцевого (ТГц) диа- пазона (область частот ~ 0,1…10 ТГц), особенно его наименее освоенной, так называемой гипер- высокочастотной (ГВЧ) области (0,3…3 ТГц), со- ответствующей субмиллиметровому диапазону длин волн (1…0,1 мм) [11]. 1. Постановка задачи. Проведенные на- ми ранее исследования подтвердили высокую биологическую эффективность ГВЧ-излучения и выявили его существенное влияние на иммунную систему, а также стимулирующее действие при реабилитации различных ортопедических заболе- ваний. В связи с этим возник интерес к исследо- ванию возможности стимулирования иммунной системы при опухолевых процессах. Однако для проведения таких специфических исследований требуется серия экспериментов, осуществляемых в течение длительного времени, причем необхо- димо, чтобы энергетические параметры лазерного излучения оставались стабильными на протяже- нии всего этого периода. Поэтому в ходе данной работы, кроме медицинских аспектов исследова- ния, перед нами возникла проблема обеспечения долговременной стабильности параметров лазер- ной установки и борьбы с факторами, негативно влияющими на стабильность лазерного излучения. 2. Экспериментальная техника. У нас имеется определенный опыт исследования влия- ния ГВЧ-излучения на биообъекты различного уровня организации с использованием лазеров и квазиоптической радиоизмерительной аппарату- ры, которые разрабатываются в Институте радио- физики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины для проведения фундаментальных на- учных и прикладных исследований в этом новом, еще не вполне освоенном участке электромагнит- ного спектра. Для указанных биомедицинских mailto:kiseliov@ire.kharkov.ua В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 96 исследований в Институте радио-физики и элек- троники им. А. Я. Усикова НАН Украины были разработаны лазерные экспериментальные уста- новки на основе газоразрядных ГВЧ-лазеров и квазиоптических компонентов, адаптированные к работе в клинических условиях [12–14]. Биомеди- цинская исследовательская лазерная установка (рис. 1) является комплексом, состоящим из ряда сис- тем. Он включает в себя собственно лазерный ГВЧ-излучатель, систему накачки, систему про- качки активного вещества, квазиоптический волно- ведущий тракт, систему дистанционного управ- ления и систему контроля лазерного излучения. Рис. 1. Схема лабораторной биомедицинской ГВЧ лазерной установки В качестве лазерного излучателя исполь- зуется газоразрядный HCN-лазер с длиной волны излучения 337 мкм и накачкой переменным то- ком [15]. Для передачи излучения от источника к облучаемым объектам и контроля параметров излучения разработан квазиоптический тракт на основе полого диэлектрического лучевода (ПДЛ) и лучеводных функциональных узлов и компо- нентов [16, 17]. Лазерный излучатель 1 смонтирован на блоке 2. В блоке 2 установлены система накачки переменным током и все устройства питания, откачки, управления и контроля. Лазерная уста- новка снабжена пантографом-манипулятором 3, предназначенным для подведения излучения в любую точку облучаемой зоны рабочего стола 4, на котором размещается исследуемый био- объект 5. Рабочая зона ограничена пределами круга диаметром 800 мм в горизонтальной плос- кости с возможностью перемещения на 200 мм в вертикальной плоскости. Подведение излучения на выход манипулятора осуществляется с помо- щью секций ПДЛ, вращающихся сочленений и квазиоптических уголковых переходов, представ- ляющих собой прямоугольные лучеводные изло- мы с зеркальными отражателями. После последо- вательного прохождения лучеводных секций и переотражения зеркальными отражателями пучок излучения поступает на выход пантографа- манипулятора, к которому непосредственно при- соединяется облучатель, преобразующий и фор- мирующий пучок заданной формы. Лазерная ус- тановка снабжена пультом дистанционного управления 6, с помощью которого осуществля- ются все операции управления лазером. 2.1. Исследование влияния полимерного налета на мощность лазерного излучения. Одним из главных факторов, негативно влияющих на долговременную стабильность HCN-лазеров, яв- ляется оседание полимерного налета на внутрен- них стенках разрядной трубки в процессе синтеза рабочего вещества в газовом разряде. Скорость образования полимерного налета и его конфигу- рация зависят от температуры стенок разрядной трубки, состава рабочей смеси и особенностей конструкции резонатора. Интенсивнее всего на- лет оседает на менее нагретых участках, обычно в нижней части разрядной трубки, вдали от разо- гретых электродов. Особенно заметно влияние такого налета на параметры резонаторов, у кото- рых разрядная трубка выполняет функцию волно- вода. На рис. 2 показан характер зависимости мощности излучения HCN-лазера от времени ра- боты без чистки разрядной трубки. Рис. 2. Экспериментальная зависимость мощности излучения от времени работы лазера без чистки разрядной трубки На мощность лазерного излучения влияет не только толщина, но и структура полимерного налета. По мере возрастания толщины полимер- ной пленки на ее поверхности возникают трещи- ны, а затем отдельные участки начинают отслаи- ваться. При этом возрастают потери в резонаторе и мощность излучения заметно падает. Во время работы лазера происходит как оседание полимер- ного налета, так и его испарение, что вызывает изменение состава рабочей смеси за счет добав- ления продуктов испарения. Количество добав- ляемых веществ зависит от температуры разряд- ной трубки. Поэтому колебания температуры раз- рядной трубки, загрязненной полимерным нале- том, приводят к более существенному изменению мощности излучения. Как выяснилось, продукты испарения полимерного налета не только изменяют давле- ние в резонаторе, но и нарушают соотношение рабочих веществ, поскольку сами могут служить источником углеводородов. Лазер с загрязненной Время работы, ч В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 97 полимерным налетом разрядной трубкой может работать при подаче в резонатор только воздуха. На рис. 3 показана зависимость мощности излу- чения от времени при использовании в качестве рабочего вещества смеси воздуха и паров поли- мерного налета, осевшего в разрядной трубке. Зависимость приведена для HCN-лазера, прора- ботавшего около 100 ч без чистки резонатора. Пунктиром показана зависимость мощности из- лучения при работе на штатной рабочей смеси. Такой характер зависимости можно объяснить тем, что в начальный момент работы на поверх- ности налета образуется множество микротрещин и испарение поверхностного слоя существенно увеличивается. Нестабильное поступление про- дуктов испарения в рабочую смесь в несколько раз увеличивает время выхода лазера на рабочий режим. Рис. 3. Экспериментальные зависимости мощности излучения НСN-лазера от времени при использовании штатной рабочей смеси газов и полимерного налета в качестве рабочего ве- щества 2.2. Меры по повышению долговременной стабильности мощности лазерного излучения. Для удаления полимерного налета может приме- няться механическая чистка разрядной трубки, что требует частичной разборки лазера либо очищение при помощи газового разряда в атмо- сфере кислорода [18]. Однако все эти способы требуют дополнительных затрат времени, услож- нения конструкции и довольно высокой техниче- ской квалификации обслуживающего персонала. Все это неприемлемо для медицинских лазеров, работающих в клинических условиях. Гораздо целесообразнее принять меры по предотвращению оседания полимерного налета. Полимерный налет практически не оседает при температуре стенок разрядной трубки выше 130 С, однако увеличение температуры снижает мощ- ность излучения и отрицательно влияет на элемен- ты конструкции резонатора, поэтому необходима термостабилизация. Методы жидкостной термо- стабилизации дают хороший эффект, но значи- тельно усложняют конструкцию резонатора [19]. Разрядная трубка в процессе работы ра- зогревается газовым разрядом, а отвод от нее те- пла обычно осуществляется с помощью естест- венного воздушного охлаждения. Поэтому повы- сить температуру разрядной трубки можно путем ее термоизоляции. Однако поскольку разогрев разрядной трубки происходит неравномерно по ее длине и диаметру, то простая теплоизоляция приводит к перегреву одних участков разрядной трубки и не устраняет образование налета на других. Поэтому теплоизоляцию было предложено вы- полнять с избирательной эффективностью. Такую теплоизоляцию мы осуществили, используя в качестве шаблона разрядную трубку с предвари- тельно осевшим полимерным налетом. Этот поли- мерный налет является визуальным «тепловым портретом» разрядной трубки, поскольку толщи- на полимерного налета пропорциональна распре- делению температуры по стенкам разрядной трубки и, кроме того, несет информацию о влия- нии на образование полимерного налета разно- образия химических реакций, происходящих в газовом разряде. Используя такой цветовой шаб- лон, было изготовлено теплоизоляционное по- крытие, толщина которого пропорциональна толщине полимерной пленки на данном участке. Хорошие результаты дало покрытие из стекло- ткани, обладающей достаточными теплоизоляци- онными и термостойкими свойствами. Экспери- менты показали, что такой способ термоизоляции позволяет успешно бороться с оседанием поли- мерного налета без снижения мощности излуче- ния и усложнения конструкции резонатора. Использование разработанного способа термостабилизации позволило повысить долго- временную стабильность лазера и дало возмож- ность проведения специфических исследований, в которых серия экспериментов проводится на про- тяжении длительного времени. 3. Постановка эксперимента и результаты. Нами было проведено две серии экспериментов на крысах с привитой карциномой Герена. В ходе проведения первой серии опытов экспериментальные животные распределялись на группы таким образом: – I группа (контрольная) – животные, опу- холи которых не подвергались никакому воздей- ствию; – II группа (опытная) – животные, опухоли которых подвергались ГВЧ-облучению в выбран- ном режиме; – ІІІ группа (сравнительная) – животные, опухоли которых подвергались локальному рент- геновскому облучению. Каждая контрольная и опытная группа состояла из 9–12 животных. Морфологические исследования измене- ний клеток опухоли проводили на микроскопе В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 98 Axiolab Zeis (Германия) с помощью унифициро- ванных методик после фиксации опухолевой тка- ни в 10 % растворе формальдегида [20]. На рис. 4 представлена морфологическая картина карциномы Герена, которая была сфор- мирована у всех животных на первом этапе ис- следования. Рис. 4. Карцинома Герена, контрольная группа; митозы клеток в мета- и телофазе; гематоксилин – эозин, 10×100 В первой серии исследований облучения опухолей начинали через 10 дней после привив- ки, когда опухолевый узел четко пальпировался и его объем достигал средних размеров (5,4 0,5) см 3 . В данной серии был испытан режим двукратного облучения животных с интервалом через два дня на третий. Параметры излучения в первой серии опытов составляли: ГВЧ лазерное излучение с длиной волны 0,337 мм и плотностью потока мощности 1 600 мкВт/см 2 (доза 1,44 Дж/см 2 ); площадь облучения – 1 см 2 . Облучению поддава- лась зона роста опухоли. На рис. 5 представлены морфологические изменения, произошедшие в структуре тканей после воздействия ГВЧ-облу- чением зоны роста опухоли. Для проведения сравнительных исследо- ваний в данной серии опытов использовали и ло- кальное фракционное рентгеновское облучение зоны роста опухоли. Рентгеновское облучение проводили на аппарате РУМ-17 при следующих условиях: сила тока – 15 мА, напряжение – 150 кВ, фильтр – 0,5 мм Сu, коэффициент распределения дозы в воздухе – 0,97. Поглощенная доза рентге- новского облучения на фракцию составляла 5 Гр, суммарная поглощенная доза на зону роста опу- холи – 10 Гр. На рис. 6 представлены морфологические изменения в структуре тканей вследствие исполь- зования локального фракционного рентгеновско- го облучения зоны роста опухоли. ___________________________________________ а) б) в) Рис. 5. Карцинома Герена после ГВЧ-облучения; гематоксилин – эозин, 10×20: а) – отдельные клетки с гомогенною оксифильной цитоплазмой и хромосомной пластинкой в середине; б) – клетки с фрагментированным ядерным хроматином и уменьшенной гра- нулированной цитоплазмой; в) – фрагментированные ядра камбиальных клеток а) б) Рис. 6. Карцинома Герена, рентгеновское облучение; гематоксилин – эозин, 10×100: а) – клетки с увеличенными просветами в цент- ре ядер и поврежденными ядерными оболочками; б) – камбиальные клетки с гиперхромным ядром и узкой полоской цитоплазмы В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 99 Во второй серии опытов ГВЧ-облучения животных начинали через 5 дней после перепри- вивки опухоли, когда опухолевый узел слабо паль- пировался и невозможно было оценить его диаметр. Использовали режим ежедневного ГВЧ-облучения зоны роста опухолей в течение 7 дней с плотнос- тью потока облучения 400 мкВт/см 2 . В данной серии оценивали динамику роста опухоли и сред- нюю выживаемость животных в условиях опыта. Животных распределяли на две группы по 9–12 животных: – I группа (контрольная) – животные, опу- холи которых не подвергались никакому воздей- ствию; – ІІ группа (опытная) – животные, опухоли которых подвергались ГВЧ-облучению в избран- ном режиме. В табл. 1 приведены результаты первой серии опытов по определению динамики роста карциномы Герена в условиях применения ре- жима двукратного ГВЧ- и рентгеновского облу- чения зоны роста опухоли с интервалом между сеансами два дня. Как видно из приведенных данных, ГВЧ- и рентгеновское облучение вызы- вали торможение роста опухоли, но используе- мые типы облучения отличались по эффектив- ности действия в зависимости от времени после воздействия. ___________________________________________ Таблица 1 Динамика роста карциномы Герена при двухразовом ГВЧ- и рентгеновском излучении с интервалом между сеансами 2 сут (1 серия исследований) Группы Средний объем опухоли (см3) в зависимости от срока наблюдения, сут 10 (до облу- чения) 12 (после первого сеанса облучения) 15 (после второго сеанса облучения) 21 (10 сутки после двух сеансов облучения) 30 (20 сутки после двух сеансов облучения) Группа I (контроль) 5,7 0,5 8,6 0,8 15,5 1,4 32,7 1,4 45,6 2,9 Группа ІІ (ГВЧ-облучение) 5,3 0,3 7,8 0,5 (р 0,4) 12,2 0,9 (р 0,4) 24,5 1,9* 33,5 2,1* Группа ІІІ (рентгеновское облучение) 5,2 0,3 7,8 0,4 (р 0,4) 10,5 0,8 (р 0,1) 17,6 1,9* 29,1 2,3* * – достоверность отличий по сравнению с контролем (р < 0,05) ___________________________________________ Сравнительная оценка влияния ГВЧ- и рентгеновского облучения по показателям замед- ления роста опухоли (ЗРО, %) приведена в табл. 2. Таблица 2 Замедление роста карциномы Герена при двухразовом ГВЧ- и рентгеновском облучении с интервалом между сеансами 2 сут (1 серия исследований) Группы Величина ЗРО (%) в зависимости от сроков наблюдения, сут 10–12 12–15 15–21 21–30 Группа ІІ (ГВЧ-облучение) 9,1 20,9 25,1 26,5 Группа ІІІ (рентгеновское облучение) 9,9 32,3 46,2 36,2 Как видно из приведенных данных, от- ставание роста опухоли относительно контроля, особенно в ранние сроки после облучения, было более выражено после действия рентгеновского облучения, и показатель ЗРО, % составлял 32,3 и 46,2, а после действия ГВЧ-облучения данный показатель составил соответственно 20,9 и 25,1. На конечном этапе исследований темпы роста опухоли снижались и снижение ее роста (%) под воздействием ГВЧ-облучения составляло 26,5 и рентгеновского облучения 36,2. Результаты второй серии экспериментов при условии ежедневного использования ГВЧ-облу- чения в течение 7 дней приведены в табл. 3. Следует отметить, что в группе живот- ных, которым проводили ГВЧ-облучение, улуч- шались показатели выживаемости по сравнению с контрольной группой. Средняя продолжитель- ность жизни в группе контрольных животных составила (28,2 1,8) сут, а в группе животных, которые подвергались ГВЧ-облучению – (34,5 2,1) сут. Из приведенных данных следует, что двухразовое ГВЧ-облучение замедлило темпы роста опухоли. При этом эффективность ГВЧ- В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 100 облучения оказалась ниже, чем у рентгеновского, однако на конечном этапе наблюдения разница темпов роста опухоли после этих двух типов об- лучения снижается. Использование ежедневного ГВЧ-облучения, напротив, способствовало уско- рению темпов роста опухоли, однако средняя продолжительность жизни лабораторных живот- ных при этом возросла. Полученные результаты, очевидно, требуют более пристального внимания и дальнейшего изучения. ___________________________________________ Таблица 3 Динамика роста карциномы Герена при ежедневном ГВЧ-облучении на протяжении 7 сут (2 серия исследований) Группы Средний объем опухоли (см3) в зависимости от срока наблюдения, сут 5 15 21 30 Группа I (контроль) 1,6 0,3 9,1 0,9 24,2 3,2 35,3 3,9 Группа ІІ (ГВЧ-облучение) 1,5 0,2 12,5 1,6 (р 0,47) 32,7 3,1 (р 0,08) 45,8 3,6 (р 0,07) ___________________________________________ Выводы. Таким образом, разработанная медицинская лазерная терагерцевая аппаратура позволяет проводить медицинские исследования в области онкологии. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии ГВЧ-излучения на темпы опухолевого роста и сильной зависимости этого влияния от методики облучения. Разработка оптимальных схем и режимов использования это- го вида облучения требует дополнительных ис- следований. Библиографический список 1. Hyperthermic Oncology / Ed. C. F. G. Arcangelli and R. Cavaerire // Proc. 7th Intern. Congr. on Hyperthermic Oncology. – Roma, 1996. – Vol. II. – 454 p. 2. Biological effects of PEME (pulsing electromagnetic field): an attempt to modify cell resistance to anticancer agents / P. Pasquinelli, M. Petrini, L. Mattii et al. // J. Environ Pathol Toxicol Oncol. – 1993. – 12, N 4. – P. 193–197. 3. КВЧ-излучение в клинической онкологии / С. Д. Плетнев, Н. Д. Девятко, М. Д. Голант и др. // Междунар. симп. Миллиметровые волны нетепловой интенсивности в ме- дицине: сб. докл. – М., 1991. – Ч. 1. – С. 32–42. 4. Чехун В. Ф. Влияние электромагнитных полей крайне низких частот на биологические объекты / В. Ф. Чехун, Ю. К. Сидорук, Р. И. Булькевич // Радиоэлектрон. – 1996. – 39, № 7–8. – С. 13–25. 5. Anderson L. E. Effect of 13 week magnetic field exposure in a DMBA initiation-promotion mammary gland carcinomas in female Sprague-Dawley rats / L. E. Anderson, G. A. Boor- man, J. E. Morris // Carcinogenesis. – 1999. – 20, N 8. – P. 1615–1620. 6. Чехун В. Ф. Экспериментальное обоснование использова- ния электромагнитных излучений КВЧ-диапазона в каче- стве модификатора биологического действия цисплатина / В. Ф. Чехун, Н. Л. Новиченко, Г. Н. Лихацкая // Экспери- ментальная онкология. – 1993. – 15, № 3. – С. 75. 7. Simko M. Effects of 50 Hz EMF exposure on micronucleus formation and apoptosis intransformed and nontransformed human cell lines / M. Simko, R. Kriehuber, D. G. Weiss // Bioelectromagnetics. – 1998. –19, N 2. – P. 85–91. 8. Natira K. Induction of apoptotic cell death in human leukemic cell line, HL-60, by extremely low frequency electric magnet- ic fields: analy is of the possible mechanisms in vitro / K. Na- tira, K. Hanakawa, T. Kasahara // Bioelectromagnetics. – 1997. – 11, N 4. – P. 329–336. 9. Маколинец В. И. Применение субмиллиметровой лазерной техники в экспериментальной иммунологии / В. И. Мако- линец, В. К. Киселев // Вісн. проблем біології і медицини. – 1999. – № 5. – С. 45–48. 10. Маколинец В. И. Возможность применения когерентного ГВЧ-излучения для регулирования обменных процессов в организме / В. И. Маколинец, В. К. Киселев // Вісн. про- блем біології і медицини. – 1999. – № 5. – С.102–104. 11. Wilmink G. J. Invited Review Article: Current State of Re- search on Biological Effects of Terahertz Radiation / G. J. Wilmink, J. E. Grundt // J. Infrared Milli Terahz Waves. – 2011. – 32, N 10. – P. 1074–1122. 12. Гипервысокочастотная лазерная установка для биомеди- цинских исследований / В. К. Киселев, Е. М. Кулешов, В. П. Радионов и др. // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – Х., 2002. – 7, № 1. – С. 133–136. 13. Development of a hyperhigh-frequency laser installation and the possibilities of its application to correction of support- motor apparatus disorders / V. K. Kiseliov, Ye. M. Kuleshov, F. S. Leontyeva et al. // Proc. 5th Intern. Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves (MSMW’2004). – Kharkov, 2004. – Vol. 2. – Р. 868–870. 14. Influence of low-energetic submillimeter laser radiation on posttraumatic skin wounds / V. K. Kiseliov, Ye. M. Kuleshov, V. I. Makolinets et al. // Proc. 6th Intern. Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves (MSMW’2007). – Kharkov, 2007. – Vol. 2. – P. 907–909. 15. Пат. 86298 Україна, МПК Н 01 S 3/00. Газорозрядний субміліметровий лазер / В. К. Кісельов, В. П. Радіонов. – № а200709205; заявл. 13.08.2007; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 7. 16. А. с. СССР. Диэлектрический лучевод субмиллиметрового диапазона волн / А. Н. Ахиезер, А. И. Горошко, Б. Н. Князь- ков и др. – № 302054. – 1972. – Бюл. № 8. 17. Электроника и радиофизика миллиметровых и субмилли- метровых радиоволн / А. Я. Усиков, Э. А. Канер, И. Д. Тру- тень и др.; под ред. А. Я. Усикова. – К.: Наук. думка, 1986. – 368 с. 18. Малых Н. И. Высокостабильный долговечный НСN-лазер / Н. И. Малых, А. Г. Нагорный, Е. С. Ямпольский // Прибо- ры и техн. эксперимента. – 1980. – № 5. – С. 200–202. 19. Belland P. Compact CW HCN Laser With high stability and power output / P. Belland, D. A. Veron / Opt. Commun. – 1973. – 9, N 2. – Р. 146–148. В. К. Киселев и др. / Применение терагерцевой лазерной... _____________________________________________________________________________________________________________ 101 20. Матвієнко А. В. Морфологічні дослідження на етапі доклінічного виховання лікарських засобів: метод. рек. / А. В. Матвієнко, Л. В. Степанова. – К., 2001. – 33 с. Рукопись поступила 17.12.2011 V. K. Kiseliov, V. I. Makolinets, N. A. Mitryaeva, V. P. Radionov APPLICATION OF TERAHERTZ LASER TECHNOLOGY TO INVESTIGATE THE INFLUENCE OF HFO RADIATION ON THE TUMOR PROCESS There was conducted a research about the influence of tera- hertz laser radiation of hyper-high-frequency (HHF) range on the tumor processes in the organisms of laboratory animals. The way to improve long-term stability of gas-discharge HFO-lasers by use selective thermal stabilization of the resonator was designed for the research. This simplified the conduct of medical research in the clinical setting in which new results were obtained. Key words: terahertz radiation, HCN-laser, tumor processes, radiotherapy, physiotherapy. В. К. Кісельов, В. И. Маколінець, Н. О. Митряєва, В. П. Радіонов ЗАСТОСУВАННЯ ТЕРАГЕРЦОВОЇ ЛАЗЕРНОЇ ТЕХНІКИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГВЧ-ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ПУХЛИННІ ПРОЦЕСИ Проведено дослідження впливу терагерцового лазе- рного випромінювання гіпервисокочастотного (ГВЧ) діапазо- ну на пухлинні процеси в організмах лабораторних тварин. Для проведення досліджень розроблено спосіб підвищення довгострокової стабільності газорозрядного ГВЧ-лазера на основі вибіркової термостабілізації резонатора. Це спростило проведення медичних досліджень у клінічних умовах, у ході яких отримано нові результати. Ключові слова: терагерцове випромінювання, HCN- лазер, пухлинні процеси, променева терапія, фізіотерапія.

Применение терагерцевой лазерной техники для исследования влияния ГВЧ-излучения на опухолевые процессы

Institution

Ähnliche Einträge