Петрович теплоизоляция: Шум не пройдет! ROCKWOOL и «Петрович» представляют готовый комплект для звукоизоляции

Шум не пройдет! ROCKWOOL и «Петрович» представляют готовый комплект для звукоизоляции

Сделать шумоизоляцию в квартире стало намного проще — теперь не нужно тратить силы и время на подбор звукоизоляции, креплений, декоративного покрытия, ездить по разным магазинам и задумываться о сочетании выбранных продуктов между собой. Теперь всё необходимое можно приобрести в одном месте, причём, не выходя из дома. Компания ROCKWOOL эксклюзивно представила шумоизоляционные комплекты на базе плит Акустик УЛЬТРАТОНКИЙ в сети «Петрович».

В наличии готовые к установке системы для стен и потолка. В состав каждой, помимо качественных и надёжных звукоизоляционных плит из каменной ваты, входят все необходимые для установки конструкции шумоизоляции составляющие: от гипсокартона до саморезов и дюбель-гвоздей. Одного комплекта хватит для монтажа 7,2 м² шумоизоляции. Основа каждого решения — плиты Акустик УЛЬТРАТОНКИЙ, толщина которых всего 27 мм. Благодаря этому система шумоизоляции получается компактной и не съедает полезное пространство. При этом индекс изоляции воздушного шума достигает 52-59 дБ. Это означает, что даже если у соседей играет очень громкая музыка, до звукоизолированного помещения донесётся шум, по громкости соответствующий тихому шёпоту.

«Сделал шумоизоляцию на основе этой минваты там, где не получилось положить обычную, толщиной 50 мм. Боялся, что не будет работать. Но работает и совсем не хуже! Соседей практически не слышно, и это при том, что они не делали шумоизоляцию вообще. А соседи по другой стене сделали, и их вообще не слышно. Тем, кто в новостройках, советую сделать звукоизоляцию и убедить соседей в её необходимости. Тишина — великое дело», — оставил свой отзыв один из покупателей плит Акустик УЛЬТРАТОНКИЙ на сайте «Петрович».

Акустический комфорт — важная составляющая нашей жизни. Благоприятная обстановка положительно сказывается на здоровье: улучшается качество сна, проще сконцентрироваться, снижается уровень стресса, уменьшается риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Кроме того, звукоизоляционная система на основе каменной ваты надёжно защищает дом от пожаров — волокна материала выдерживают воздействие температур свыше 1000 ⁰С. Защитить себя и своих близких — очень просто.

Напоминаем, что подходит к концу совместная акция ROCKWOOL и «Петрович» для профессиональных строителей «Завораживающий Байкал». До 31 января приобретайте акустическую продукцию ROCKWOOL и боритесь за главный приз – поездку на Байкал. Если вы уже приняли участие, смотрите свой рейтинг на странице petrovichclub.ru/promo/rockwool/. Ловите удачу за хвост!

ROCKWOOL и «Петрович» приглашают в незабываемое путешествие

Принять участие в акции «Завораживающий Байкал» приглашаются профессионалы строительной отрасли, подключившиеся к программе лояльности «Клуб друзей Петровича» или владеющие картами «Высшей Лиги». Задача — приобрести больше всего акустической продукции ROCKWOOL в строительном центре, интернет-магазине, приложении или через колл-центр. Для удобства акционные товары отмечены специальным значком — изображением знаменитого байкальского пресноводного тюленя — нерпы. Результаты акции будут объявлены 1 февраля 2021 года.

Байкал — оплот спокойствия, размеренности и тишины. Погружаясь в исключительно естественные природные звуки, отдыхаешь душой. Компания ROCKWOOL производит решения, способствующие тому, чтобы в каждом доме были подобные условия, чтобы люди максимально расслаблялись, оставляя стрессы и тревоги за звукоизолированными стенами.

Именно поэтому в акции участвуют эффективные акустические товары бренда: плиты АКУСТИК БАТТС и Акустик УЛЬТРАТОНКИЙ для перегородок, стен, подвесных потолков и полов по лагам, а также более жёсткие плиты ФЛОР БАТТС для создания плавающих полов. Хаотично расположенные волокна каменной ваты в структуре материала отлично гасят воздушный и ударный шумы, снижая уровень нежелательных звуков на 57-60 дБ. То есть, если соседи слушают громкую музыку (примерно 90 дБ), то в помещение «попадёт» звук, сопоставимый по громкости с лёгким шепотом (не более 30 дБ).

Плиты легко режутся и монтируются без дополнительных усилий. Прочностные характеристики изделий позволяют давать большую гарантию на проведённые работы — материал сохраняет свои свойства на протяжении не менее 50 лет.

Акция «Завораживающий Байкал» проходит на территории Москвы и Московской области, а также в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. Подробности об условиях, организаторах, сроках проведения, сумме покупок и текущем положении участника в рейтинге можно найти на сайте petrovichclub.ru/promo/rockwool/. Шумоизолируйте и выигрывайте!

ООО “ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ” – Калуга – Председатель ликвидационной комиссии Шаховский Павел Петрович

Организация ООО “ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ”, г. Калуга, зарегистрирована 19 ноября 2002 года, ей были присвоены ОГРН 1024001341286, ИНН 4028017724 и КПП 402801001, регистратор — Инспекция Федеральной налоговой службы по Ленинскому округу г. Калуги. Полное наименование — ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ ФИРМА “ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ “. Юридический адрес организации — 248017, Калужская область, г. Калуга, ул. Параллельная, 3 а. Основным видом деятельности являлся “Производство изоляционных работ”. Председатель ликвидационной комиссии —

Шаховский Павел Петрович. Организационно-правовая форма (ОПФ) — общества с ограниченной ответственностью. Организация была ликвидирована 19 ноября 2009 года.

Смотрите также

НВО ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ “НВО” 198152, г. Санкт-Петербург, ул. Зайцева, д. 15, литер А, пом. 7Н пом. 25 Производство бумаги и картона

АНДОО “МЕЧТЫ” АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ДОШКОЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ “ЦЕНТР РАЗВИТИЯ РЕБЕНКА “МЕЧТЫ” 141107, Московская область, г. Щёлково, ул. Браварская, д. 2Б, стр. 1 Образование дошкольное

МКОУ ЧУЛЫМСКИЙ ЛИЦЕЙ МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЧУЛЫМСКИЙ ЛИЦЕЙ 632551, Новосибирская область, Чулымский район, г. Чулым, ул. Трудовая, 64А Образование основное общее

АМАГЕР ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ “АМАГЕР” 420039, республика Татарстан, г. Казань, ул. Восстания, д. 72, офис 2 Работы строительные специализированные прочие, не включенные в другие группировки

МЕТСНАБНН ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ “МЕТСНАБНН” 603157, Нижегородская область, г. Нижний Новгород, ул. Коминтерна, д. 39, пом. п2 офис 107 Торговля оптовая отходами и ломом

ТОЛЕРАНС ХОМС ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ “ТОЛЕРАНС ХОМС” 119270, г. Москва, ул. 3-я Фрунзенская, д. 9, пом./ком. V/5 Операции с недвижимым имуществом за вознаграждение или на договорной основе

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЙ КООПЕРАТИВ АВТОКООПЕРАТИВ №12 МОСКОВСКОГО РАЙОНА Г. ТВЕРИ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЙ КООПЕРАТИВ АВТОКООПЕРАТИВ №12 МОСКОВСКОГО РАЙОНА Г. ТВЕРИ 170016, Тверская область, г. Тверь, ул. Конечная, д. 0 Деятельность стоянок для транспортных средств

СИТИ

Генеральный директор — Красилин Алексей Валерьевич [email protected]
Консультант по стратегическим вопросам — Бахвалова Марина Валерьевна [email protected]
Директор по развитию — Щитников Михаил Александрович [email protected]
Директор по развитию — Аксенов Сергей Николаевич [email protected]
Главный бухгалтер — Волкова Полина Георгиевна [email protected]
Заместитель главного бухгалтера — Шульгина Наталья Владимировна [email protected]
Руководитель договорного отдела. Специалист по ГОЗ —

Беляева Екатерина Евгеньевна [email protected]

Техническая и Судовая изоляция:
Руководитель направления  — Мариничева Екатерина Сергеевна [email protected]
Руководитель отдела «Судостроение» — Шаханова Дарина Владимировна d. [email protected]
Заместитель руководителя отдела «Судостроение» — Федотова Елена Борисовна [email protected]
Куратор проектов «Промышленность. ОВК» — Бондарев Антон Сергеевич [email protected]
Менеджер проекта (специалист по тендерной документации) — Савранский Дмитрий Сергеевич [email protected]

Строительная изоляция:
Руководитель отдела проектов направления строительная изоляция — Бикбулатова Анна Рамильевна [email protected]
Ведущий менеджер  — Поплавская-Ляпина Любовь Геннадьевна

 [email protected]
Специалист объектных продаж — Шморгунов Ярослав Владимирович [email protected]

Руководитель отдела закупок — Рикконен Марина Николаевна [email protected]

Отдел по работе с клиентами:
Руководитель отдела по работе с клиентами — Петрович Александра Николаевна [email protected]
Заместитель руководителя отдела по работе с клиентами — Толстоухова Анастасия Евгеньевна [email protected]
Менеджер отдела по работе с клиентами — Колесник Анна Владимировна [email protected]

Начальник склада — Гордеева Наталья Владиславовна [email protected]

Пожарные резервуары FLAMAX ™ – типовые и индивидуальные проекты

///

Наземные пожарные резервуары

Пожарные резервуары FLAMAX в системах пожаротушения

Водяной запас как компонент защиты

Концепция защиты от возможного возгорания прямо зависит от особенностей объекта. К факторам риска относятся: использование энергоемкого оборудования, взрыво- и пожароопасных веществ в процессе производства, большое количество горючей нагрузки в складских помещениях. Существуют различные типы автоматических систем пожаротушения: водяного (спринклерная, дренчерная), пенного, газового и порошкового.

Преимущества водяных систем:

1. Они применяются и для непосредственного подавления очага возгорания, и для создания препятствий распространению огня.
2. Для работы достаточно иметь доступ к подаче воды из водопроводной сети или противопожарного резервуара.
3. Вода, распыляемая спринклерами при пожаре, не только гасит пламя, но и охлаждает окружающую среду. Водяная стена, создаваемая дренчерной завесой, запирает на ограниченной площади дым, токсичные продукты горения и тепловое излучение на заданный промежуток времени.

Как правило, на производственных и логистических площадках комбинируются спринклерная и дренчерная системы пожаротушения, внутренний противопожарный водопровод и пожарные гидранты наружной сети. А это выливается в значительный расход воды. В соответствии с СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», в схеме допускается использовать либо магистральную подачу, либо пожарные емкости, предназначенные для хранения регламентируемого водяного запаса.

Наземные мембранные резервуары FLAMAX и их место в принятой классификации

Пожарные вертикальные/горизонтальные резервуары можно разделить по типу размещения (наземные, подземные) и по материалу изготовления (стальные, пластиковые, железобетонные, мягкие). Стальные резервуары делятся по конструкции на сборные и сварные.

Подземное размещение экономит пространство. В зимний период не требуется подогрев воды. Можно придать емкости любую форму. Но монтаж будет дорогостоящим и длительным: предполагается разработка грунта, значительный объем земляных работ, устройство надежного основания и многослойная гидроизоляционная защита от контакта с грунтовыми водами. Уже установленный резервуар очень сложно переместить.

Сварные наземные резервуары делаются из готового рулонного материала, который поставляется оперативно. Однако монтаж и сварка до начала испытаний требуют большого времени и сопровождаются существенным энергопотреблением. Сварные швы предстоит аттестовать, корпус — регулярно ошкуривать и окрашивать. Вода контактирует с металлом и вызывает коррозию.

Компания FLAMAX поставляет наземные сборные резервуары с гидроизолирующей мембраной (ТУ 5265-003-64512625-2015). Они заметно выигрывают у подземных и сварных по затратам (особенно на эксплуатацию) и по характеристикам:

1. Сроки монтажа минимальны, работы выполняются в любое время года, возможен демонтаж и перенос, а также наращивание существующей емкости.
2. Микродеформации и трещины в фундаменте никак не влияют на мембрану.
3. Конструкция меняется в зависимости от условий эксплуатации. Можно усилить корпус, установить обогрев и теплоизоляцию. Причем теплоизолируется вся поверхность (стенки, дно, крыша) — это уменьшает теплопотери и расходы на обогрев.
4. Узлы и патрубки подбираются под конкретную противопожарную систему.
5. Наземный пожарный резервуар в разобранном виде очень компактный, что резко снижает транспортные расходы и упрощает хранение до начала монтажа.

Преимущества резервуаров

КАЧЕСТВЕННАЯ РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ (П,РД,ИД)

БЫСТРЫЙ МОНТАЖ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРКИ

АДАПТИРОВАНЫ ПОД СЛОЖНУЮ КЛИМАТИКУ

ОТСУТСТВИЕ КОНТАКТА ВОДЫ И МЕТАЛЛА

СБОРКА В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ВНУТРИ ЗДАНИЙ

ГАРАНТИЯ ДО 10 ЛЕТ, СРОК СЛУЖБЫ 60 ЛЕТ

В состав самонесущей конструкции входят:

1. Высокопрочная армированная ПВХ-мембрана. Она изготавливается на заводе под каждый конкретный резервуар, что обеспечивает его идеальную герметичность и отсутствие контакта воды с металлическим корпусом.
2. Корпус из листов гальванизированной стали стандартного размера (2500мм x 1250мм), объединенных в кольца. Используются болтовые соединения.
3. Усилительные ободья, размер которых рассчитывается исходя из объема и диаметра резервуара.

При необходимости применяются:

1. Утепленная кровля.
2. Внутренняя и/или внешняя теплоизоляция стенок и дна резервуара.
3. Нагревательные элементы или иные источники тепла.

В совокупности это обеспечивает устойчивость к коррозии и механическим повреждениям, снеговой, ветровой и сейсмической нагрузкам. Температурный режим эксплуатации составляет от -55 до +55 °С.

Metallic Bolted Storage Tank («Металлические резервуары с технологией сборки на болтах») разработаны французской компанией APRO Industrie, поэтому соответствуют и российским, и международным стандартам: ГОСТ, FM Global, LPCB, NFPA, APSAD, NF EN 12845. В том числе по запасу прочности, который закладывается при расчетах.

Комплектация и дополнительное оборудование наземных пожарных резервуаров

Высота мембранных наземных пожарных резервуаров доходит до 13,5 м, а диаметр составляет от 2 до 25 м. Размеры соответствуют объему воды от 20 до 6 500 кубометров. Для изделий объемом более 6 500 кубометров используется немного иная технология герметизации, мастиковым составом.

• Смотровой люк
• Платформа
• Утепленная крыша
• Утепленные стены
• Нагреватели
• Люк доступа
• Узел заборы воды с антивихревой пластиной
• ПВХ мембрана
• Утепленное дно
• Дыхательный патрубок
• Узлы заполнения и теста необходимого диаметра
• Узел перелива
• Кронштейны крепления для трубопровода
• Узел сообщающегося трубопровода
• Узел установки датчиков температуры
• Дренажный узел

Помимо резервуара, в комплект поставки могут входить:

1. Узлы для насосной линии, трубопроводов заполнения, перелива, теста, дренажа, сообщения сосудов.
2. Уровнемеры, термометры, термостаты, манометры, датчики температуры и уровня воды.
3. Люки доступа, лестницы, платформы.
4. Дыхательные клапаны и нагревательные элементы мощностью от 3 до 20 кВт.
5. Модули для подключения пожарной и другой техники.

В нашей компании можно выбрать подходящее типовое решение, заказать стандартные стальные наземные резервуары или же индивидуальный расчет, проектирование и изготовление любой нестандартной конструкции.

Варианты размещения противопожарных резервуаров FLAMAX на площадке

Компанией FLAMAX были разработаны различные концепции размещения резервуаров на площадке строительства. Данные разработки уже неоднократно применялись проектными организациями и показали свою практичность и экономичность при строительстве систем хранения и подачи воды. На визуализациях концепций расположенных ниже, вы можете понять каким образом реализуются данные проекты.

• Совместное расположение противопожарных резервуаров и насосной станции. Резервуары пристраиваются с торцов или задних углов насосной станции.
• Отдельно-стоящие резервуары. Резервуары установлены на удалении от насосной станции. 

Нашими клиентами отмечено, что лучшим вариантом всё же является объединение резервуаров и насосной станции в единое целое, так как при этом значительно снижаются издержки при реализации проектов и их эксплуатации. Это достигается за счет таких факторов, как отсутствие необходимости утепления трубопроводов и запорной арматуры, так как все узлы находятся внутри помещения насосной станции, отсутствие внешних подземных трубопроводов от насосной станции к резервуарам, единая фундаментная плита и многое другое.

Критерии выбора, ограничения наземных пожарных резервуаров

Порядок выбора любого компонента противопожарной системы определяется нормативной базой, в которую входят технические условия (ТУ), СНиП и Своды правил (СП). Также учитываются ведомственные нормативные и руководящие документы (РД).

Согласно СП 31.13330.2012:

«Пожарный объем воды надлежит предусматривать в случаях, когда получение необходимого количества воды для тушения пожара непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно», также правилами предусмотрено необходимое количество пожарных резервуаров в целях круглосуточного обеспечения водой систем пожаротушения. Требуется не менее двух пожарных резервуаров или водоемов, при этом в каждом из них должно храниться 50 % объема воды на пожаротушение. Подача воды в любую точку пожара должна обеспечиваться из двух соседних резервуаров или водоемов. При объеме резерва 1 000 м³ и менее допускается хранить его в одном резервуаре.

Запас воды должен быть достаточным для тушения любого пожара. Для расчета объема резервуара нужны следующие данные:

1. Время, необходимое для полной ликвидации очага возгорания.
2. Прогноз пожароопасности объекта в единицу времени (от недели до года).
3. Конструктивное решение и расход системы пожаротушения (число струй, высота подачи, напор).
4. Общее количество резервуаров на площадке.
5. Время, необходимое для гарантированного заполнения емкости.

Первые в России мембранные резервуары были установлены более 12 лет назад и с успехом используются без капитальных вложений на ремонт или обслуживание. В Европе такие емкости эксплуатируются более 25 лет. Причем в них хранят не только воду, но и агрессивные жидкости, что говорит о высокой надежности.

Наша компания устанавливает наземные пожарные резервуары в любом регионе страны с гарантией на отсутствие протечек в течение 5 лет. Ожидаемый срок эксплуатации достигает 60 лет. Резервуары FLAMAX выбрали многие именитые российские заказчики: IKEA, Decathlon, FM Logistic, Leroy Merlin, PEPSICO, КАТРЕН, «Петрович» и другие.

Для таких крупных клиентов в первую очередь важно уменьшение эксплуатационных затрат. И наши резервуары позволяют достичь этого, так как их эксплуатация действительно не несет серьезных издержек по сравнению с бетонными и сварными емкостями.

Процедура заказа и поставки наземных пожарных резервуаров

Каждый пожарный резервуар FLAMAX изготавливается по чертежам с учетом требований, обозначенных в опросном листе. Наши специалисты предварительно изучают схему расположения зданий, инженерную инфраструктуру, существующую или проектируемую противопожарную систему. По результатам подбирается оптимальное техническо-экономическое решение.

Работа выполняется поэтапно:

1. Подготовка
   Уточняется регион установки, объем хранимой воды и ее тип (питьевая или техническая). Задаются ограничения по доступной площади и высоте.
2. Проектирование
   Выполняются геодезические изыскания и составляется задание на фундаменты. Разрабатывается проект резервуара, а также (при необходимости, по требованию):
   a. насосной станции;
   b. системы объединения резервуара с насосной станцией;
   c. автоматизации подогрева и контроля уровня воды;
   d. прочих узлов контроля, обслуживания, автоматизации, дополнительных модулей.
3. Производство работ (поставка, сборка), монтаж наземного пожарного резервуара
   Изделие доставляется и собирается на подготовленном фундаменте. Монтируется насосная станция, системы автоматизации и контроля. Выполняется технологическая обвязка.
4. Приемо-сдаточные испытания
   Системы тестируются и доводятся до заданных параметров.
5. Сервисное обслуживание
   График регулярного планового обслуживания устанавливается паспортом либо разрабатывается для клиента индивидуально.

Процесс поставки и сборки резервуаров FLAMAX на строительной площадке наглядно изображен в нашем видеоролике

По согласованию с клиентом, после проведения всех работ мы восстановим на прилегающей территории покрытия (асфальт, бетон, газоны).

Более подробную информацию о сборных резервуарах FLAMAX, состав оборудования, процесс производства, доставки и сборки на площадке, вы можете получить в разделе “Сборные резервуары FLAMAX”.

Мы рады всем нашим клиентам, как постоянным, так и тем, кто только выбирает поставщика оборудования. Наши специалисты всегда готовы развернуто проконсультировать по продукции. Мы стремимся, чтобы после первого применения вы возвращались к нам с новыми задачами.

С полным перечнем выполненных проектов вы можете ознакомиться на нашей интерактивной карте по ссылке: https://www.flamax.ru/our-projects/

Позвоните нам по бесплатному телефону 8-800-200-62-69 или оставьте заявку в любой форме на сайте — и вы получите лучший сервис: от небольшой консультации до готовых решений. Пожарная емкость производится согласно опросного листа, который помогут заполнить наши специалисты.

Пожарные резервуары FLAMAX — безупречная репутация и европейское качество комплектующих заводов APRO Industrie и Permastore.

Выполненные проекты

Светозар Б. Петрович Изобретения, патенты и заявки на патенты

Номер публикации: 20100163110

Резюме: Шаровидные трубопроводы, как одноразовые наименьшие наборы, содержат, сохраняют, задерживают транспортные массы, фигуры энергии, иллюстрированные изобретения, принципы, методологии, то есть самосохраняющие, сохраняющие квинтэссенцию энергии массы, ядро, естественное расположение, классическую форму. Глобус-проводники, как уникальное происхождение однообразной, эволюционируют; вращать, видоизменять, транспонировать, переносить, чтобы содержать, удерживать, задерживать и транспортировать высочайшее совершенство энергосберегающих режимов массы, превосходящее человеческие навыки. Узлы устройства для промывки отлично вписываются в комплекты с максимальным энергосбережением. Вселенная шаровидного канала простирается от субмикроскопических атомных субатомных микробов до остаточного состава космоса, удерживаемого неоднородным, неоднородным, нестабильным, согласованным, квинтэссенция обмена с наименьшей энергией, ядро, естественная предрасположенность.По аналогии с параллелизмом формы энергии шарообразные проводники – это классические периметры наряду со сферическими глобусами с параллельностью круглым проводникам с однородной массой энергии.

Тип: Заявление

Подано: 15 марта 2007 г.

Дата публикации: 1 июля 2010 г.

Изобретатель: Светозар Б.Петрович

Аппарат для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов

Изобретение относится к оборудованию для производства синтетических кристаллов, в частности к устройству для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов, и может быть успешно использовано для синтеза высококачественных кристаллов, в частности пьезооптического кварца, в промышленных масштабах. .

В данной области техники известно устройство для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов, содержащее вытянутый вертикально закрытый автоклав, имеющий зону кристаллизации в верхней части для размещения затравочных пластин и зону растворения в нижней части для размещения заряда. Во время кристаллизации на затравочных пластинах образуются кристаллы из-за переноса заряда.

Автоклав окружен слоем теплоизоляции и снабжен системой нагревательных элементов.Теплоизоляция и нагревательные элементы обеспечивают наличие в автоклаве двух изотермических зон с высоким температурным градиентом между ними, которые необходимы для протекания процесса кристаллизации. Для этого теплоизоляционный слой разделен на две части, соответствующие зоне растворения и зоне кристаллизации, с теплоизолирующей перегородкой между ними. Теплоизоляционный слой зоны растворения выполнен достаточно толстым из материала с низким коэффициентом теплопроводности, а теплоизоляционный слой зоны кристаллизации сделан тоньше, чтобы обеспечить отвод тепла из верхней части автоклава, в то время как перегородка между секциями теплоизоляции выполнена из материала с низким коэффициентом теплопроводности.

Известно, что качество получаемых кристаллов, особенно кристаллов, полученных с помощью длительных циклов выращивания, во многом зависит от стабильности параметров роста, таких как давление и температура в зонах кристаллизации и растворения, и, следовательно, от разницы температур. между зонами. Кроме того, чтобы получить высококачественные кристаллы по всему объему зоны кристаллизации, необходимо обеспечить равномерное распределение температуры по высоте и диаметру зон кристаллизации и растворения, то есть необходимо устранить температурные градиенты с каждой зоной.В этом случае получаются постоянные поля концентрации в зонах кристаллизации и растворения соответственно.

в устройстве предшествующего уровня техники колебания температурных условий окружающей среды (суточные и сезонные колебания, а также по техническим причинам) приводят к изменениям температуры и, следовательно, полей концентрации в зонах кристаллизации и растворения. автоклава, и хотя контроль позволяет установить начальные параметры роста, такие временные колебания приводят к зональности, то есть к неравномерности выращиваемого материала из-за градиента концентрации примеси в кристаллах.

Кроме того, чтобы получить желаемые температурные поля в зонах кристаллизации и растворения в устройстве известного уровня техники, необходимо с достаточно высокой точностью выбрать структуру и материал теплоизоляции.

В данной области также известен аппарат для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов, состоящий из вытянутого вертикально автоклава, имеющего зону кристаллизации в его верхней части и зону растворения в нижней части. Автоклав окружен слоем теплоизоляции, снабжен системой нагревательных элементов и заключен в камеру с термостатическим контролем.Камера с термостатическим управлением содержит дополнительную теплоизоляционную защитную конструкцию, расположенную вокруг слоя теплоизоляции автоклава, так что между защитной структурой и слоем теплоизоляции автоклава создается слой воздуха, управляемый вентилятором, причем датчик температуры размещается в указанном воздушном слое.

При изменении температуры воздушного слоя между слоем теплоизоляции автоклава и дополнительным слоем теплоизоляции количество воздуха, подаваемого вентилятором, либо увеличивается, либо уменьшается в зависимости от сигнала от датчика температуры, так что поддерживается постоянная температура указанного воздушного слоя, за счет чего уменьшается влияние колебаний температуры окружающей среды (суточные и сезонные колебания, а также по техническим причинам) на температурные поля в зонах кристаллизации и растворения автоклава.

Однако термостатически управляемая камера этого устройства является общей для обеих зон автоклава и не может эффективно использоваться для обеспечения желаемых температурных и концентрационных полей в зонах кристаллизации и растворения автоклава. Кроме того, чтобы получить желаемые температурные поля в зонах автоклава в этом устройстве, необходимо заранее точно знать структуру и материал теплоизоляционного слоя, что на практике очень сложно. Поскольку воздушный поток в термостатически управляемой камере движется снизу вверх по всей высоте автоклава, тепловые потери из зоны растворения увеличиваются, тогда как заданный отвод тепла из зоны кристаллизации с минимальными тепловыми потерями для зоны растворения составляет важное требование для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов. Чтобы обеспечить необходимый отвод тепла от верхней части автоклава, теплоизоляционный слой зоны кристаллизации можно сделать достаточно тонким.В этом случае регулирование температуры воздушного слоя в зоне, непосредственно примыкающей к теплоизоляционному слою автоклава, может привести к изменениям температуры зоны кристаллизации в зависимости от колебаний температуры окружающей среды, так что эффективность вышеописанного устройства будет уменьшенный.

Целью изобретения является создание устройства для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов, которое обеспечивает создание и поддержание желаемых полей температуры и концентрации в зонах кристаллизации и растворения в течение всего длительного цикла кристаллизации.

Эта цель достигается за счет того, что в устройстве для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов, содержащем вытянутый вертикально автоклав, имеющий зону кристаллизации в его верхней части и зону растворения в его нижней части, указанный автоклав окружен теплом. Изолирующий слой, снабженный системой нагревательных элементов и заключенный в камеру с термостатическим управлением, согласно изобретению, камера с термостатическим управлением разделена на проходящие вертикально секции, каждая секция снабжена системой нагрева и термостатического контроля, так что постоянная и различная В указанных секциях могут поддерживаться значения температуры, которые требуются для создания и поддержания желаемых температурных полей в зонах кристаллизации и растворения автоклава.

Секции камеры с термостатическим управлением могут иметь двойные стенки, а система нагрева и термостатического управления может содержать средства для поддержания постоянной температуры в пространстве между стенками.

В другом варианте осуществления секции камеры с термостатическим управлением также могут иметь двойные стенки, и система нагрева и термостатического управления может содержать средства для поддержания постоянной температуры внутренней стенки.

Камера с термостатическим управлением предпочтительно снабжена отдельной секцией, охватывающей снаружи запирающую часть автоклава, чтобы обеспечить требуемые температурные условия для надежной работы запорных частей.

Этот аппарат позволяет создавать желаемые поля температуры и концентрации в зонах кристаллизации и растворения и поддерживать их постоянными в течение длительных циклов выращивания.

Это достигается за счет того, что заданные значения температуры устанавливаются и поддерживаются в секциях термостатируемой камеры без изменения формы и материала теплоизоляционного слоя, что потребовало бы трудоемких монтажных работ.Устройство согласно изобретению минимизирует потери тепла из зоны растворения, за счет чего обеспечивается необходимый отвод тепла из зоны кристаллизации. Использование двойных стенок камеры с термостатическим управлением и средств для поддержания требуемой постоянной температуры между ними или требуемой температуры внутренней стенки позволяет создавать и поддерживать желаемые постоянные температурные условия на любых требуемых границах с окружающей средой. определяется расположением двойных стенок таким образом, чтобы практически исключить влияние регулирования температуры в секциях термостатируемой камеры на температурные поля в автоклаве.

Использование отдельной секции термостатируемой камеры, охватывающей снаружи запорную часть автоклава, обеспечивает создание требуемых температурных режимов, необходимых для надежной работы запорных частей, благодаря чему повышается работоспособность устройства.

Теперь изобретение будет описано со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг. 1 показывает продольный разрез устройства для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов согласно изобретению;

РИС. 2 – увеличенный вид уплотнительного узла запирающей части автоклава.

Аппарат для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов состоит из вытянутого вертикально автоклава 1 (фиг.1), имеющего зону кристаллизации 2 в верхней части и зону растворения 3 в нижней части, автоклав окружен теплоизоляционным слоем 4. соответствующий зоне 3 растворения, теплоизоляционный слой 5, соответствующий зоне 2 кристаллизации, и теплоизоляционный слой 6, охватывающий запирающую часть автоклава 1.Автоклав 1 снабжен системой нагревательных элементов 7 и заключен в термостатически управляемую камеру, разделенную на проходящие вертикально секции 8, 9, 10. Секция 8 термостатируемой камеры охватывает зону 3 растворения, секция 9 – зона кристаллизации 2, а секция 10 – запорная часть автоклава. Зона 2 кристаллизации автоклава 1 отделена от зоны 3 растворения диафрагмой 11, причем степень закрытия диафрагмы влияет на интенсивность массообмена между зоной 3 растворения и зоной 2 кристаллизации.

Автоклав 1 установлен на опоре 12. Между нижней торцевой стенкой автоклава 1 и верхней стороной опоры 12 предусмотрен слой теплоизоляции.

Секции 8, 9, 10 термостатируемой камеры отделены друг от друга теплоизоляционными перегородками 14. Секции 8, 9, 10 термостатируемой камеры снабжены двойными металлическими стенками – внутренними стенками 15 и внешними стенками 16 с промежутком 17 между ними.Секции 8 и 10 камеры с термостатическим управлением также снабжены концевыми пространствами 18, в которых размещены средства направления воздуха, такие как перегородки 19. Каждая из секций 8, 9, 10 камеры с термостатическим управлением снабжена системой нагрева и термостатирования. содержащий средства для поддержания постоянной температуры внутренних стенок 15 или средства для поддержания постоянной температуры в пространствах 17. Это средство включает, отдельно для каждой секции, вентилятор 20 и воздухонагреватель 21, имеющий электрический нагреватель 22.Температура измеряется с помощью термопар 23, которые установлены либо на внутренних стенках 15, как показано на фиг. 1, или в промежутках 17 (не показаны). В случае, когда термопары 23 установлены в пространствах 17, в этих пространствах 17 поддерживается постоянная температура воздуха, так что влияние изменений условий окружающей температуры устраняется; там, где термопары 23 установлены на внутренних стенках 15, постоянная температура обеспечивается на металлической стенке 15, которая представляет собой поверхность прямого отвода тепла от автоклава 1 в окружающую среду, благодаря чему условия постоянного отвода тепла достигаются в течение всего времени. цикл выращивания, а влияние колебаний температуры окружающей среды на температурные поля зоны кристаллизации 2 и зоны растворения 3 автоклава 1 устраняется.

Каждая термопара 23 подсоединена через контрольный прибор 24 к исполнительному механизму 25, а электрические нагреватели 22 подсоединены к тиристорному контрольному устройству 26. Нагревательные элементы 7 автоклава 1 подключены к сети через контрольный прибор. устройство 27, содержащее магнитный усилитель, тиристорный блок или автотрансформатор и стабилизатор напряжения 18. Кроме того, нагревательные элементы 8 подключены к устройству управления 29, которое, в свою очередь, принимает сигнал непосредственно из внутренней полости автоклава. 1 от датчика температуры или давления.

Запирающая часть автоклава 1 должна обеспечивать надежную работу при высоком давлении и в течение длительных рабочих циклов в условиях термостатического контроля. По этой причине для герметизации автоклава 1 используется радиальный самоуплотняющийся замок 1. Этот замок состоит из двухконусной заслонки 30 (фиг.2) и крышки 31, которые соединены вместе с помощью кольца 32, прилегающего к выступу 33. заслонки 30 и винты 34. Крышка 31 прикреплена к автоклаву 1 с помощью шпилек 35 (ФИГ.1) и гайки 36.

Автоклав 1 вместе с теплоизоляционными слоями 4, 5, 6 и термостатически управляемой камерой размещен в автономном корпусе 37.

Функционирует описанный выше аппарат для выращивания кристаллов из гидротермальных растворов. следующим образом.

Создание желаемых температурных полей и условий массообмена в зоне кристаллизации 2, в которой размещаются затравочные пластины, и в зоне растворения 3, в которой размещается заряд (загрузочная и затравочная пластины не показаны), достигается путем комбинированного выбора мощности, подаваемой на нагревательных элементов 7, степени закрытия диафрагмы 11, формы и материала теплоизоляционных слоев 4, 5, 6 и температуры секций 8, 9, 10 термостатируемой камеры.

Стабильные условия кристаллизации поддерживают следующим образом. Воздуходувки 20 постоянно поддерживают поток воздуха через воздухонагреватели 21 и пространства 17 секций 8, 9, 10 камеры с термостатическим управлением. Воздух, нагретый электронагревателями 22 воздухонагревателей 21, омывает стенки 15 и 16 секций 8, 9, 10. Термопары 23 контролируют температуру внутренней стенки 15. При отклонении этой температуры от эталонного значения приборы 24 управления изменяют расход воздуха, проходящего через пространства 17 секций 8, 9, 10 термостатически управляемой камеры с помощью исполнительных механизмов 25, чтобы восстановить заданную температуру внутренней стенки 15.

Тиристорные устройства 26 управления позволяют установить такой ввод мощности на электронагревателях 22, который обеспечивает наиболее эффективное поддержание стабильной температуры в секциях 8, 9, 10 термостатически управляемой камеры.

Требуемые значения температуры в секциях 8, 9, 10 камеры с термостатическим управлением также могут поддерживаться постоянным потоком воздуха из-за изменения мощности, подаваемой на электрические нагреватели 22, а также за счет использования комбинации оба метода.

Таким образом, исключается влияние суточных, сезонных колебаний температуры окружающей среды, а также колебаний по техническим причинам (например, из-за изменения количества одновременно работающих автоклавов 1 или из тех, которые начинают работать). .

Устройство согласно изобретению особенно полезно там, где автоклав 1 имеет толстые стенки и значительный вес и, следовательно, большую тепловую инерцию, так что эффективность устройства согласно изобретению в таких случаях будет увеличена. Это связано с тем, что при колебаниях температуры окружающей среды система термостатируемой камеры, имеющая низкую тепловую инерцию, содержащую воздух и имеющую тонкие металлические стенки 15 и 16, излучающие тепло, во время контроля вернется к заданной температуре. процесс задолго до того, как температура большой массы автоклава 1, который дополнительно снабжен теплоизоляционными слоями 4, 5, 6, имеющими очень высокую тепловую инерцию, изменится в какой-либо значительной степени.

При проведении производственного цикла выращивания мощность, подаваемая на нагревательные элементы 7, является такой, чтобы установить устойчивые условия теплообмена между автоклавом 1 и термостатически управляемой камерой с заданными параметрами (давлением и температурой) в зоне кристаллизации 2 и растворением. зона 3. Постоянная температура воздуха в секциях 8, 9, 10 термостатируемой камеры, а также неизменная мощность, подаваемая на нагревательные элементы 7, очень эффективны для поддержания стабильности температурных полей в автоклаве 1, создаваемых в желаемым образом.В свою очередь, это создает благоприятные условия для выращивания высококачественных кристаллов. Однако, учитывая большую продолжительность цикла выращивания, предусмотрена возможность регулирования мощности, подаваемой на нагревательные элементы 7, с помощью устройства управления 27. Использование камеры с термостатическим управлением и стабилизация сетевого питания. нагревательные элементы 7 позволяют выполнять эту операцию управления очень маленькими шагами, так что отклонения стабильности полей роста кристаллов во время операции управления по существу устраняются, в результате чего получаются очень однородные кристаллы.

Ввиду большой продолжительности производственных циклов предусмотрено дублирование некоторых приборов и устройств в системе автоматического управления, а также нагнетателей и нагревательных элементов (на чертежах не показаны).

Вариант осуществления, показанный на фиг. 1 включает трехсекционную камеру с термостатическим управлением. Выбор секций 8, 9, 10 из термостатируемой камеры продиктовано необходимостью обеспечения различных температурных условий в зоне растворения 3, кристаллизация зоны 2 и в запирающей части автоклава 1 таким образом, чтобы облегчить условия эксплуатации ответственных резьбовых соединений.

Однако изобретение предусматривает возможность использования большого количества разнообразных систем для поддержания постоянных значений температуры в термостатируемой камере на заданных границах с окружающей средой, включая температуру на поверхности автоклава 1 и его теплоизоляцию. слои 4, 5, 6. Для этого могут использоваться газовые, паровые, жидкостные, электрические и тому подобные системы, имеющие необходимое количество секций.

Кроме того, принимая во внимание особенность производственного процесса, связанную с необходимостью отвода тепла из зоны кристаллизации 2 только с минимальными тепловыми потерями из зоны растворения 3, можно использовать аппарат, в котором секции камеры с термостатическим управлением охватывают только зону кристаллизации 2 и запирающую часть автоклава 1, в то время как зона растворения 3 может быть снабжена только очень надежным теплоизоляционным слоем 4, чтобы существенно исключить влияние колебаний окружающей среды. температуры от температурных полей в зоне растворения 3 из-за ее высокого термического сопротивления.Такое устройство может быть наиболее эффективно использовано там, где автоклав 1 размещен в автономном корпусе 37.

Высокая стабильность поддержания температурных полей в автоклаве 1 устройства согласно изобретению в течение всего цикла кристаллизации позволяет вырастить кристалл, практически свободный от зонной неоднородности.

RE-THERM на Южном Сахалине – Производство жидкой теплоизоляции, гидроизоляции, противопожарной защиты, защитной пропитки

При строительстве всегда были актуальны реконструкция и теплоизоляция здания.До сих пор в строительстве использовался утеплитель из минеральной ваты. Однако в последнее время материалы RE-THERM зарекомендовали себя наилучшим образом.

По составу теплоизоляционные покрытия RE-THERM представляют собой жидкую суспензию, которая образует полимерное покрытие на износостойкой поверхности с уникальными теплоизоляционными и гидроизоляционными свойствами. Их по праву называют теплоизоляторами нового поколения, способными полностью заменить применяемый сегодня утеплитель.

О преимуществах новинки в сфере строительных технологий я говорю с Владимиром Петровичем Паком – Генеральным директором ООО «ПСК РУНК», официального дилера продукции RE-THERM на Сахалине.

– В чем принципиальное отличие материалов серии RE-THERM от классических?

– В механизме работы и в качестве самого материала, – считает Владимир Петрович. – Теплопроводность покрытий RE-THERM при изоляции трубопроводов в десять раз ниже, чем у классических утеплителей.

Нанесенный на поверхность слой покрытия RE-THERM толщиной 1 миллиметр заменяет слой минеральной изоляции толщиной 5 сантиметров с теплосберегающей эффективностью!

Достоверно известно, что срок службы минеральных утеплителей не превышает 2 лет.Так вот проем фасадов, утепленных минеральной ватой, показывает, что влага, накопившаяся за осенний период с наступлением зимы, промерзания, разрывает волокна «классического» утеплителя, а через пару зимних сезонов «перестает». Работа”.

Подтверждением пригодности RE-THERM является отсутствие необходимости в защите от атмосферного воздействия. Диапазон рабочих температур RE-THERM составляет от -40 до +250 градусов Цельсия. Состав ультратонких утеплителей RE-THERM «работает» вне зависимости от погодных условий: такие свойства, как устойчивость к ультрафиолетовому излучению, гибкость при тепловом расширении основания, гидроизоляционная способность, а также сверхнизкая теплопроводность уже свидетельствуют о высокой прочности. RE-THERM.Фасады и трубы, утепленные покрытиями RE-THERM, прослужат не менее 10 лет! (Что в 3-5 раз дольше, чем у «классической» теплоизоляции).

«Есть несколько видов нанотехнологических материалов, – продолжает Владимир ПАК. Непосредственно RE-THERM – это жидкий теплоизоляционный материал на основе керамических вакуумных микросфер, который отвечает за теплоизоляцию: р-композит – жидкий укрывной материал на латексно-акриловой основе, обладает гидроизоляционными свойствами; NANO-FIX – высококонцентрированная пропитка глубокого проникновения длительного фиксирующего действия незаменима в местах, где, как правило, образуется плесень; RE-FLAME – огнезащитное покрытие, предназначенное для защиты металлических и железобетонных конструкций и дерева.При воздействии открытого пламени образует на поверхности термостойкую пену, противодействующую теплу.

– В каких областях можно использовать покрытия RE-THERM?

– Приложения огромны. Помимо основного, для теплоизоляции и гидроизоляции трубопроводов, в промышленности и теплоэнергетике RE-THERM незаменимы для технологического оборудования обработки (термопрессы, газоходы, печи, котлы) для снижения затрат на электроэнергию за счет ускорения процесса нагрева. и снижение тепловых потерь; резервуары – для хранения нефтепродуктов, котлов холодильного и компрессорного оборудования.

В строительстве и ЖКХ RE-THERM применяется для утепления стеновых конструкций, например, откосов, крыш (для снижения теплопотерь в зимний период и удешевления кондиционирования летом), лоджий, торцов домов. монолитные плиты и перекрытия при «каркасном» строительстве, а также при устройстве чердачных перекрытий.

– Можно ли использовать RE-THERM на транспорте?

– Конечно, RE-THERM можно наносить на любые внутренние и внешние поверхности грузового и пассажирского транспорта, – говорит Владимир ПАК.- Это рефрижераторы, вагоны, морские суда. Например, использование этих покрытий по сравнению с классическим утеплителем для теплоизоляции холодильников не только увеличивает полезную площадь кузова, но и значительно снижает его вес.

УДОБСТВО И ПРАКТИЧНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ материалов RE-THERM также подтверждаются такими фактами.

Внешне RE-THERM напоминает краску, а наносится обычными малярными инструментами – кистью, валиком, распылителем высокого давления.Благодаря тому, что материалы имеют жидкую консистенцию, их можно наносить на поверхности любых форм и составов: штукатурку, металл, бетон, кирпич, пластик и даже стекло, а также на самые труднодоступные поверхности. Готовое эластичное покрытие вы получите не более чем через сутки после нанесения.

Материалы RE-THERM – экологически чистые материалы. Они обладают отличной паропроницаемостью и поэтому в конструкции стены, утепленной покрытием RE-THERM, не падает влага, а токсины отлично выводятся из помещения.

Сверхнизкая тепловая чувствительность фазы и задержка распространения в оптических волокнах с полой сердцевиной

Оптические волокна позволяют передавать оптические сигналы на большие расстояния. Хотя интенсивность (мощность) распространяющегося сигнала относительно нечувствительна к колебаниям окружающей температуры, его фаза ϕ и время распространения τ по оптоволокну – нет. Стандартное одномодовое телекоммуникационное волокно имеет временную температурную чувствительность dτ / dT, равную 39 пс / км / K (на длине волны 1550 нм) ^1,2 .Это может создать серьезные проблемы во многих различных областях применения оптических волокон в физике и технике. Первичные примеры лежат в приложениях, в которых для целей синхронизации необходимо распространять очень точные временные сигналы в больших экспериментальных инфраструктурах, таких как синхротроны (например, FLASH в Дези, Гамбург ³ ), линейные ускорители частиц, большие массивы телескопов и антенны с фазовой решеткой. . Значение 39 пс / км / K соответствует температурной чувствительности фазы около 48 рад / м / K.Это может отрицательно повлиять на многие приложения, основанные на волоконных интерферометрах (например, волоконно-оптические датчики ⁴ , квантово-оптические ⁵ , методы интерферометрических измерений и т. Д.), В которых поддержание стабильных помех потребует сложной температурной стабилизации, часто значительно ниже допустимой. -мК уровень. Точно так же несколько ключевых приложений оптической метрологии требуют распространения сверхточных оптических сигналов на очень большие расстояния при сохранении изменений задержки распространения менее 1 пс в течение многих часов или дней работы.Например, сравнение современных оптических часов между Национальными измерительными институтами требует сохранения точности до частей в 10 ⁻¹⁸ на протяжении сотен или тысяч километров ⁶ . Такой уровень точности легко снижается из-за термически индуцированных изменений длины оптического пути (температурного дрейфа) со временем, что неизбежно приводит к доплеровскому сдвигу частоты ⁶ .

Эффект такой термочувствительности можно в определенной степени (а часто и до приемлемого в настоящее время уровня) смягчить с помощью умных инженерных решений.Типичные подходы включают использование «общего пути» для устранения теплового дрейфа (например, две поляризационные моды одного и того же волокна используются для определения двух плеч интерферометра ⁷ , двух направлений распространения в интерферометре петли Саньяка ⁴ и др.). Другой пример – активная стабилизация длины оптического пути, использующая распространение одного и того же сигнала в одном и том же волокне в двух направлениях, что может быть нарушено из-за таких процессов, как рассеяние Рэлея, которое может вызывать интерференцию между сигналами, распространяющимися вперед и назад.Это пагубно, особенно когда необходимо оптическое усиление (например, при использовании усилителя из волокна, легированного эрбием), поскольку обратно рассеянный сигнал обеспечивает нежелательную обратную связь в усилители.

Оптические волокна со значительно пониженной термочувствительностью могут обеспечить более простое (и, следовательно, более надежное и надежное) «пассивное» решение для многих из этих приложений. Действительно, этот новый тип волокна может даже открыть новые области применения, где современные технологии все еще слишком чувствительны к температуре, чтобы их можно было использовать (например,г., в качестве опорного резонатора 8 ).

С этой целью были разработаны специальные покрытия, которые можно наносить на твердое волокно SMF-28, чтобы противодействовать термически индуцированному удлинению волокна и изменениям показателя преломления ¹ . Самые лучшие волокна с покрытием способны снижать dτ / dT до 3,7 пс / км / K ¹ , что на порядок меньше по сравнению со стандартным волокном SMF-28. Такие волокна в настоящее время коммерчески доступны (например, «Фазостабилизированный оптоволоконный кабель» от Furukawa Japan и оптический кабель STFOC от Linden Photonics, U.S.A). Хотя этот уровень снижения полезен во многих приложениях, дальнейшее снижение температурной чувствительности все еще очень желательно. Более того, белый тепловой шум (Джонсона) (вредный для волоконных лазеров, например ⁹ ) вряд ли будет подавлен специальным покрытием, особенно на высоких частотах, из-за ограниченной температуропроводности (скорости распространения тепла по поперечному сечению волокна). ).

Хорошо известно, что тепловая чувствительность волокна dτ / dT имеет два основных вклада ² : тепловая зависимость показателя преломления стекла и изменение длины волокна из-за колебаний температуры.Эксперименты показали, что в твердых волокнах из диоксида кремния первый член примерно в 20 раз больше, чем второй ² (и, таким образом, составляет 95% общей тепловой чувствительности), предполагая, что изменение световодного материала (сердцевины волокна) может значительно снизить тепловую чувствительность. Следовательно, следует ожидать, что световоды с фотонной запрещенной зоной с полой сердцевиной (HC-PBGF), в которых свет преимущественно направляется в воздушную сердцевину с незначительным коэффициентом теплового преломления, будут иметь примерно в 20 раз меньшее значение dτ / dT по сравнению с кварцевыми волокнами с твердой сердцевиной . Однако в предыдущем исследовании термочувствительности HC-PBGF сообщалось только об улучшении в 3–5 раз по сравнению с SMF-28 ⁴ , что значительно хуже, чем ожидалось из приведенных выше соображений.

Чтобы устранить это несоответствие, здесь мы вновь возвращаемся к вопросу о термочувствительности HC-PBGF с помощью двух различных и независимо проведенных экспериментов. Мы показываем, что HC-PBGF на самом деле имеют более чем в 18 раз более низкую тепловую чувствительность по сравнению с SMF-28, что почти так же хорошо, как ожидалось (из соображений выше).Это устраняет расхождение между ожиданиями и экспериментальным наблюдением, которое составляет главный научный аспект нашей статьи. Кроме того, мы показываем, что HC-PBGF являются наиболее эффективными волокнами, доступными на сегодняшний день с точки зрения термической чувствительности, демонстрируя примерно в два раза меньшую чувствительность, чем лучшие опубликованные волокна со специальным покрытием с твердой сердцевиной, что делает наши выводы важными для соответствующих приложений, которые охватывают – как было указано ранее – несколько областей исследований.

Давайте сначала представим простой анализ для оценки тепловой чувствительности волокна со сплошной и полой сердцевиной, который можно понять путем базового изучения вкладов в dτ / dT волокна.Во-первых, время прохождения сигнала по оптическому волокну составляет:

, где L – длина волокна, n _g групповой индекс моды и c – скорость света в вакууме. . Таким образом, изменение времени прохождения в зависимости от температуры выражается как:

Первый член количественно определяет влияние удлинения волокна, а второй член количественно определяет влияние изменений n _g через термооптические и эластооптические эффекты.Для плавленого кварца (на длине волны 1550 нм) ¹⁰ : (для L = 1 м ) и. Следовательно, если мы опустим небольшие изменения из-за примесей стекла в сердцевине и приблизим n _g с показателем преломления стекла n , мы обнаружим, что вклады составляют:

для изменения длины, вызванного температурой и

для изменения показателя преломления, вызванного температурой. В соответствии с пояснениями, представленными в исх.1 мы пренебрегаем вкладом оболочки из полимерного волокна (из-за слабой механической связи между стекловолокном и оболочкой). Полученное значение близко к значениям, наблюдаемым экспериментально для одномодового волокна ¹ . В HC-PBGF большая часть света (обычно> 99% ¹¹ ) распространяется в воздухе с незначительным термооптическим коэффициентом, поэтому мы ожидаем, что dτ / dT будет определяться преимущественно удлинением волокна (ответственным за 2 пс / км / К).Действительно, мы ожидаем, что вклад удлинения волокна будет еще ниже в HC-PBGF, поскольку n _g составляет примерно 1,003 по сравнению с 1,45 в волокне с кварцевой сердцевиной. Таким образом, исходя из уравнения (3), мы ожидаем значение 1,42 пс / км / K. Поскольку для нашего HC-PBGF только около 0,3% направленного света распространяется в стекле, мы можем оценить вклад изменения показателя преломления, используя уравнение (4), как ~ 0,13 пс / км / K. Это дает нам общую оценку для HC-PBGFs равную 1.6 пс / км / К.

2D структурные и термические модели на юго-востоке Норвегии, основанные на недавно пробуренной скважине Årvollskogen и 2D плотности, магнитном и термическом моделировании

Наблюдаемые гравитационные и магнитные аномалии

Подробная карта гравитационных аномалий Бугера из базы данных NGU (Gellein et al. 1993], Olesen et al. [2010]) использовалась в нашем исследовании (рис. 5). Эта карта области Моха была составлена ​​с использованием более 5000 точек измерения силы тяжести с разнесением станций на суше от 500 до 3000 м.

Наиболее заметной особенностью наблюдаемого гравитационного поля над исследуемой областью (рис. 5) является наличие широкой положительной гравитационной аномалии над западной стороной Осло-фьорда. Эта аномалия северо-восточного простирания расположена над осевой частью Осло-грабена. Наблюдаемое гравитационное поле вдоль линии 1 характеризуется положительной аномалией северо-западного-юго-восточного простирания на юге, которая, возможно, является восточным продолжением ранее упомянутой региональной гравитационной аномалии. Кроме того, вдоль северной части линии 1 наблюдается коротковолновая положительная аномалия силы тяжести (рис. 5).

Наблюдаемое магнитное поле над исследуемой областью (рис. 6) было получено в результате съемки с неподвижным крылом NGU GEOS, которая была проведена в 2003 г. в регионе Осло компанией Fugro Airborne Surveys (Pty) Limited (Fugro Airborne Surveys [2003] ). Суммарное магнитное поле называется Международная геомагнитное поле ссылки (IGRF).

Наиболее выраженная особенность наблюдаемого магнитного поля связана с магнитными аномалиями большой амплитуды над западной частью карты, показанной на Рисунке 6.Эти заметные положительные магнитные аномалии пространственно совпадают с распределением позднего карбона – ранней перми, экструзивных и интрузивных / магматических пород (см. Рисунки 4 и 6). Вдоль линии 1 присутствует несколько коротковолновых магнитных аномалий, указывающих на локально неоднородный состав кристаллической коры в пределах исследуемой области.

Структурные данные

Конфигурация глубокой кристаллической коры в районе Мха основана на результатах перспективного моделирования решений трассировки лучей вдоль линии 3 эксперимента по глубинной сейсмической рефракции Magnus-Rex на юге Норвегии (см. Линию Magnus-Rex 3 на рисунке 1; Стратфорд и др.[2009], Стратфорд и Тайбо [2011]). Вдоль линии Магнус-Рекс 3 структура земной коры характеризуется почти горизонтальной слоистостью с локальным поднятием основных границ земной коры под Грабеном Осло (Стратфорд и др. [2009], Стратфорд и Тайбо [2011]).

Напротив, структура верхней кристаллической коры основана на геологии поверхности (рис. 4), экстраполированной на большую глубину, а также на данных по скважинам.

Топография Мохо заимствована из Stratford et al.([2009]), которые недавно построили карту Мохо под южной Норвегией и юго-западом Швеции на основе всех доступных глубинных сейсмических профилей. Извлеченная часть этой карты регионального масштаба подробно показана на рисунке 8a и показывает, что топография Мохо относительно плоская вдоль линии 1.

Рисунок 8

Основные глубокие поверхности. (a) топография Мохо и (b) глубина до границы литосферы и астеносферы. Данные взяты из региональных сборников Stratford et al.([2009]) для Moho и Gradmann et al. ([2013]) для границы литосферы и астеносферы. Обратите внимание, что интервалы между контурами разные.

Граница литосферы и астеносферы под исследуемой областью (рис. 8b) была получена в результате исследования трехмерного интегрированного геофизического моделирования, проведенного Gradmann et al. ([2013]), которые использовали геометрию литосферы из опубликованных наборов данных (Calcagnile [1982], Artemieva [2006], Ebbing et al. [2012]) с поправками, примененными к глубине литосферы, чтобы соответствовать ограничениям сейсмической скорости. .Согласно карте на Рисунке 8b, глубина границы литосферы и астеносферы характеризуется крутым градиентом в районе линии 1.

Плотности, магнитные и тепловые свойства

Скорректированные значения плотности, магнитной восприимчивости, термической электропроводность, удельная теплоемкость и выработка радиогенного тепла показаны в таблице 1.

Таблица 1 Плотность, магнитная восприимчивость и тепловые свойства (удельная теплоемкость, теплопроводность и радиогенное тепловыделение) слоев в зоне мха, использованных во время 2D плотностного, магнитного и теплового моделирования (k _r – теплопроводность при комнатной температуре)

Плотность верхней коры и магнитная восприимчивость обычно берутся из петрофизической базы данных НГУ «Petbase».Средние постоянные значения плотности верхней коры и магнитной восприимчивости для каждого слоя были присвоены в соответствии с расположением точек отбора проб. Кроме того, плотности в верхнем слое земной коры были получены путем лабораторных измерений образцов керна на НГУ. Приписанные плотности верхней коры колеблются в диапазоне 2640–2695 кг / м ³ . Плотность верхней-средней кристаллической корки составляет в среднем 2740 кг / м 3 ³ . Средне-нижняя кристаллическая кора характеризуется средней плотностью 2830 кг / м 3 ³ .Высокоскоростной нижний слой земной коры характеризуется скоростями, превышающими 6700–6800 м / с (Стратфорд и др. [2009], Стратфорд и Тайбо [2011]). В результате средняя плотность этого высокоскоростного слоя принята равной 3056 кг / м ³ . Кроме того, плотность 2940 кг / м 3 ³ была выбрана для средней коры с высокой плотностью. Кроме того, заметное изменение скорости с 7100–7400 м / с в нижней части земной коры до более чем 8000–8300 м / с в самой верхней мантии происходит на Мохо (Stratford et al.[2009], Стратфорд и Тайбо [2011]). Это заметное изменение P-скоростей указывает на явное увеличение плотности в самой верхней мантии по сравнению с нижней корой. Принимая во внимание тепловое состояние литосферной мантии, средняя плотность литосферной мантии принята равной примерно 3222 кг / м ³ . Приписанные плотности кристаллических пород (таблица 1) в целом согласуются с предыдущими гравиметрическими исследованиями в этом регионе (Ebbing et al. [2007], Maystrenko and Scheck-Wenderoth [2013]) и находятся в диапазоне эмпирических значений плотности скорости. отношения согласно Бартону ([1986]).

Магнитная восприимчивость для средней и нижней кристаллической коры взята из оценок, опубликованных Fichler et al. ([2011]) и Ebbing et al. ([2007]).

Термические свойства (удельная теплоемкость и теплопроводность) в пределах верхней корки исследуемой территории были получены путем лабораторных измерений образцов керна на НГУ. Распределение измеренных значений теплопроводности на образцах керна по глубине показано на рисунке 9. Скользящие средние значения 20 и 100 м были применены ко всем образцам, за исключением двух образцов с теплопроводностью выше 4 Вт / мК.Согласно усреднению, большинство измеренных значений составляют около 3 Вт / мК в верхней части ствола скважины и немного выше (в среднем около 3,3 Вт / мК) в нижней части, что отражает преобладание амфиболитов и метагаббро на глубине. интервал 100–350 м и гнейсы с пегматитами на глубинах от 500 до 750 м. В частности, измеренная теплопроводность амфиболитов колеблется от 2,3 до 3,94 Вт / мК, тогда как теплопроводность гнейсов и пегматитов находится в пределах 2.26-3,92 и 2,02-4,87 Вт / мК соответственно. Более того, четыре измерения показывают, что теплопроводность колеблется от 3,05 до 3,83 Вт / мК в случае долеритов (диабазов). Только три образца брекчии были измерены и дали значения в диапазоне 3,2–3,96 Вт / мК.

Рис. 9

Распределение теплопроводности по глубине в скважине Орволльскоген. Показаны измерения керна и усредненные значения. Два нетипичных значения теплопроводности выше 4 Вт / мК были исключены из расчетов усреднения.

В этом исследовании теплопроводность горных пород должна обновляться во время моделирования в ответ на изменения расчетных температур. Это было сделано для того, чтобы отслеживать изменения теплопроводности из-за увеличения температуры с глубиной.

Температурно-зависимые значения теплопроводности для самых верхних слоев земной коры были рассчитаны в соответствии с эмпирическими уравнениями (1) и (2) от Sass et al. ([1992]):

kT = ko / 1,007 + T0.0036−0.0072 / ko

(1)

ko = 1,007 + 250,0037−0,0074 /

кроны (2)

где k (T) – теплопроводность [Вт / мK] при температуре T в [° C], k (0) – теплопроводность [Вт / мK] при 0 ° C, k _r – тепловая проводимость [Вт / мК] при комнатной температуре 25 ° C, T – температура [° C].

Эмпирические уравнения (3) и (4) из Vosteen и Schellschmidt ([2003]) были использованы для расчета температурно-зависимых значений теплопроводности для остальной кристаллической коры, где температуры выше 300 ° C:

ко = 0.53kr + 1 / 21.13kr2−0.42k251 / 2

(4)

где k (T) – теплопроводность [Вт / мK] при температуре T [K], k _o – теплопроводность [Вт / мK] при 0 ° C, k _r – теплопроводность [ Вт / мК] при комнатной температуре 25 ° C, T – температура [K], a и b – константы, которые изменяются в следующем диапазоне: a = 0,0030 ± 0,0015 и b = 0,0042 ± 0,0006.

Для определения зависящих от температуры и давления теплопроводности в литосферной мантии использовались эмпирические уравнения (5) и (6) из Hofmeister ([1999]):

kT, P = kr298 / Taexp − 4γ + 1 / 3αT − 2981 + K’oP / Ko + крад

(5)

крад = 4.70.01753−0.00010365T + 2.2451T2 / 107−3.407T3 / 1011

(6)

где k (T, P) – теплопроводность [Вт / мK] при температуре T [K] и давлении [Па], k _r – теплопроводность [Вт / мK] при комнатной температуре, T – температура [K], γ – параметр Грюнайзена (γ = от 1 до 1,4), a – параметр фононной подгонки (a = от 0,25 до 0,45), α (T-298) – объемный коэффициент теплового расширения как функция температуры, K _o – это модуль объемной упругости [Па] (K _o = 261 ГПа), K ‘ _o – производная по давлению от модуля объемной упругости (K’ _o = 5), а k _рад – это радиационная составляющая теплопроводности, усиленная согласно van den Berg et al.([2001]).

Приписанное радиогенное производство тепла в верхних слоях земной коры основано на средних значениях, которые рассчитываются на основе аэрогамма-спектрометрических исследований (карта тепловыделения в регионе Осло в Паскале и др. [2010]) и / или получены из средних значений. показатели теплопродукции для геологических единиц в Норвегии согласно измерениям проб горных пород (Slagstad [2008], Slagstad et al. [2009]). Кроме того, результаты гамма-спектрометрического каротажа в скважине Орволльскоген были использованы для получения значений радиогенного производства тепла, полученного из концентраций урана (U), тория (Th) и калия (K).Связь между радиогенным производством тепла и концентрациями радиогенных элементов (7) из Рыбаха ([1988]) использовалась для расчета радиогенного производства тепла в породах верхней коры.

S = ρ9,52CU + 2,56CTh + 3,48CK * 10-5

(7)

где S – радиогенное производство тепла [мкВт / м ³ ], ρ – плотность [кг / м ³ ], C _U и C _Th – концентрации U и Th в ppm, и C _K – концентрация K в мас.%.

Полученная радиогенная выработка тепла в скважине Орволльскоген варьируется в основном от 0,5 до более 8 мкВт / м ³ (Рисунок 10). Эти значения четко коррелируют с преобладающей литологией. Существует явная разница в расчетной радиогенной выработке тепла между верхней частью разреза скважины, где преобладают амфиболиты и метагаббро, и нижней частью скважины, где в основном присутствуют гранитные и кварцдиоритовые гнейсы. Амфиболиты характеризуются 1.В среднем 2-1,5 мкВт / м ³ , тогда как радиогенное тепловыделение от гранитных до кварцдиоритовых гнейсов намного выше и локально достигает более 8 мкВт / м ³ (Рисунок 10). Среднее значение 4,4 мкВт / м ³ было присвоено верхнекоровым гранитным гнейсам, предполагая, что производство радиогенного тепла уменьшается с глубиной. Локальные пики с очень высокими значениями расчетной радиогенной теплопродукции в основном относятся к интервалам, в которых пегматиты особенно многочисленны.

Рис. 10

Радиогенное тепловыделение горных пород в скважине Årvollskogen на основе данных гамма-спектрометрического каротажа. Производство радиогенного тепла рассчитано по Рыбачу ([1988]). Синий график – это радиогенное тепловыделение, полученное в результате гамма-спектрометрического каротажа, а красный график рассчитан с использованием скользящих средних значений с интервалами глубин 5 м.

Значения термических свойств литосферной мантии, средней и нижней кристаллической коры получены по результатам измерений образцов горных пород с близким литологическим составом (Чермак, Рыбах [1982], Клаузер [2011]).Кроме того, приписанные термические свойства кристаллической коры и литосферной мантии были сопоставлены с опубликованными значениями Wollenberg and Smith ([1987]), Hofmeister ([1999]), Artemieva et al. ([2006]) и Шек-Вендерот и Майстренко ([2008], [2013]). Следует отметить, что производная плотность, магнитная восприимчивость, удельная теплоемкость и выработка радиогенного тепла были установлены постоянными для каждого слоя (таблица 1).

Методология

Двухмерное моделирование плотности, магнитного и теплового моделирования было применено для понимания современной глубинной структуры и теплового состояния кристаллической коры в области Моха.

2D плотностное и магнитное моделирование было выполнено с использованием коммерческого программного пакета Geosoft Oasis montaj. Во время этого моделирования модуль GM-SYS Profile Modeling использовался для моделирования структуры кристаллической коры вдоль 2D профиля (линия 1 на рисунках 2, 4, 5 и 6) путем интерактивного изменения геометрии, плотности и магнитных свойств. слоев, чтобы получить соответствие между наблюдаемыми гравитационными и магнитными аномалиями и смоделированными гравитационными и магнитными откликами 2D структурной модели.Преимущество моделирования профиля GM-SYS заключается в том, что большое количество 2D-слоев / тел любой многоугольной формы можно использовать для моделирования глубинной структуры в пределах исследуемой области. Это означает, что любая геометрическая сложность геологической структуры может быть точно представлена ​​и исследована во время 2D плотностного и магнитного моделирования. Таким образом, GM-SYS Profile Modeling позволяет нам создать сложную 2D структурную модель, которая согласуется как с наблюдаемыми гравитационными, так и с магнитными полями.

Двумерное распределение температуры было рассчитано с помощью коммерческого пакета программ COMSOL Multiphysics, который представляет собой программу анализа методом конечных элементов для различных физических процессов.

Во время 2D теплового моделирования модуль теплопередачи использовался для моделирования стационарной и зависящей от времени теплопередачи в твердых телах за счет теплопроводности, которая считается доминирующим механизмом теплопередачи в региональном масштабе в пределах исследуемой области. . Следовательно, это моделирование было выполнено на основе физических принципов проводящего 2D теплового поля путем решения уравнения теплопроводности (8):

ρCδT / δt = ∇⋅k∇T + Q

(8)

где ρ – плотность [кг / м ³ ], C – теплоемкость [Дж / кгK], T – температура [K], k – теплопроводность [Вт / мK], ∇T – градиент температуры [К / м], t – время [с], Q – источник тепла (выработка радиоактивного тепла) [Вт / м ³ ], δT – изменение температуры за интервал времени δt, а ∇⋅ – оператор, задающий пространственное изменение температуры.

Тепловой поток q [Вт / м ² ] был рассчитан в соответствии с законом теплопроводности Фурье:

где k – теплопроводность [Вт / мК], а ∇T – температурный градиент [К / м] .

2D тепловое моделирование было выполнено с помощью метода конечных элементов в 2D, который является подходящим подходом для относительно сложной геологической структуры. Для сетки использованы свободные треугольные элементы разного размера. Сетка была настроена так, чтобы быть более детальной в верхней части модели по сравнению с более глубокой частью.Причина этого связана с тем, что разрешенная структура относительно детализирована в пределах верхней коры.

Решение уравнения теплопроводности (8) чувствительно к тепловым граничным условиям. Боковые границы закрыты для теплопередачи, предполагая, что градиент температуры равен нулю на теплоизолированных боковых границах. Основание литосферы (рис. 8b) было выбрано в качестве нижней тепловой границы, что соответствует изотерме 1300 ° C (Turcotte and Schubert [2002]).Для верхней границы были применены среднегодовая температура воздуха и зависящие от времени палеотемпературы на поверхности Земли (рис. 2).

Палеоклиматические поправки

2D тепловое моделирование было выполнено с учетом палеоклиматических изменений температуры поверхности в течение последних 228000 лет до настоящего времени (BP). В течение этого временного интервала область Моха была затронута оледенениями во время заальского ледникового / эемского межледниковья (220 000–110 000 лет назад) и ледникового периода Вейкселя (~ 110 000–10 000 лет назад), а также в период межледниковья голоцена ( 10 000 лет назад до наших дней).Текущая температура на поверхности Земли была взята из базы данных Норвежского метеорологического института (Tveito et al. [2000]) и составляет 6,2 ° C.

Предполагается, что палеотемпература на 8000 лет назад была примерно на 1 ° C ниже современной средней температуры воздуха. Разница между современной температурой и температурой на 8000 лет назад была выведена из реконструированных среднеквадратических аномалий среднегодовой температуры для северо-западной Европы (Davis et al.[2003]).

Для реконструкции более древней палеоклиматической истории, недавно построенная модель временных изменений ледяного покрова на Скандинавском полуострове во время ледникового периода Вейкселя (Olsen [2006], Slagstad et al. [2009], Olsen et al. [2013]) был использован. На рисунке 11 показаны границы ледникового покрова во времени (10 500–110 000 лет назад; воспроизведено из Slagstad et al. [2009]) над южной Скандинавией с местоположением скважины Årvollskogen. Временами, когда исследуемая территория была покрыта льдом, температура составляла -0.Предполагается, что на поверхности Земли под ледяным покровом 5 ° C. Это похоже на предположение, используемое Slagstad et al. ([2009]) для палеоклиматических поправок к измерениям теплового потока на нескольких участках в Норвегии. Температура, близкая к точке плавления около 0 ° C, согласуется с опубликованными оценками подледникового термического режима под большими полярными ледяными щитами в Антарктиде (Pattyn [2010]), которые можно рассматривать как сопоставимые аналоги ледяных щитов, образовавшихся во время Четвертичные ледниковые циклы в Европе.Напротив, другой сценарий использовался для интервалов времени, когда область Мха была свободна ото льда или была близка к границе ледникового покрова (Рисунок 11). Среднегодовые температуры -5 ° C в области Мха во время позднего дриаса (Renssen and Isarin [1998]) были приняты в качестве репрезентативных температур на поверхности Земли за 12 000 лет назад и за то время, когда участок скважины был свободен ото льда или расположен близко к краю ледяной шапки.

Рис. 11

Ледяной покров во время оледенения Вейкселя на юге Скандинавии с расположением скважины Орволльскоген. Пределы ледяного покрова на разных временных шагах упрощены после Olsen ([2006]), Slagstad et al. ([2009]) и Olsen et al. ([2013]). Расположение скважины Årvollskogen показано красным кружком.

Палеоклиматические параметры ледникового периода Вейкселя (~ 110 000–10 000 лет назад) и голоценового межледниковья (10 000 лет назад до наших дней) были также применены к межледниковому периоду Заалийского ледникового периода (220 000–110 000 лет назад) при условии, что климатические условия были такими. аналогично во время ледникового / голоценового межледниковья Вайкселя и межледниковья заалийского / эемского ледникового периода (Andersen and Borns [1994], Slagstad et al.[2009]). Обобщенные изменения палеотемператур во время ледникового / голоценового межледниковья Вейкселя и межледниковья заалийского / эемского ледниковых периодов показаны на Рисунке 12 и в Таблице 2. Этот сценарий был применен во время зависимого от времени 2D кондуктивного теплового моделирования. Следует отметить, что температура, используемая для временных шагов безо льда, получена из результатов моделирования среднегодовых температур для молодого дриаса (Renssen and Isarin [1998]) и теоретически может варьироваться в диапазоне ± 8 ° C. (Рисунок 12 и Таблица 2) во время ледниковых периодов Вейкселя и Салая.

Рис. 12

Зависящие от времени температуры поверхности (палеотемпературы) для скважины Орволльскоген. Температуры в свободных ото льда районах соответствуют смоделированным средним годовым температурам для молодого дриаса (Renssen and Isarin [1998]). Возможные отклонения используемых палеотемператур (синяя линия) в пределах свободных ото льда участков показаны красными (+ 8 ° C) и пурпурными (-8 ° C) пунктирными линиями.

Таблица 2 Зависящие от времени температуры поверхности (палеотемпературы) для скважины Орволльскоген

Amazon: Реестр младенцев

БЕСПЛАТНАЯ приветственная коробка

Коробка-сюрприз для родителей и малыша на сумму до 35 долларов.

Универсальный реестр

Добавьте любой элемент с любого сайта в свой реестр Amazon с помощью Universal Registry.

Скидка за завершение

Получите 10% скидку на завершение работ, оставшихся в вашем реестре.Члены Prime получают скидку 15%.

Самый большой выбор Земли

У Amazon есть миллионы товаров, чтобы наполнить ваш дом всеми нужными детскими вещами.

Бесплатный возврат в течение 365 дней

У вас есть 365 дней для возврата большинства товаров, приобретенных из вашего реестра.

Групповые подарки

Позвольте нескольким людям делать вклад в более крупные подарки, разрешив групповые дары.

Создайте новый детский реестр

Ищете чужой реестр?

Термотерапия простаты: технологии и стратегии лечения

1.

ВВЕДЕНИЕ

1,1

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы

Доброкачественная гиперплазия предстательной железы (ДГПЖ) является наиболее распространенной доброкачественной опухолью у мужчин и поражает более 800 000 мужчин в год в Соединенных Штатах (23 миллиона во всем мире для умеренных и тяжелых симптомов) . Заболеваемость ДГПЖ среди мужского населения увеличивается с возрастом и, по имеющимся данным, колеблется от 50-75% для мужчин в возрасте 50-60 лет и почти 100% для мужчин старше 80 лет [1]. Обструктивные и раздражающие симптомы возникают в результате гиперплазии или аномального роста переходной зоны и периуретральной ткани, окружающей уретру.По мере того, как аденоматозная ткань в переходной зоне расширяется, она сжимает или блокирует уретру. Эта центральная область простаты состоит как из стромального, так и из железистого компонентов. Стандартные варианты лечения включают лекарственные препараты (альфа-блокаторы для расслабления гладких мышц шейки мочевого пузыря и простаты, абляция андрогенов для подавления роста железистой ткани), трансуретральную резекцию простаты (ТУРП) или открытую простатэктомию. Хирургическая ТУРП, считающаяся «золотым стандартом» лечения аденомы простаты, непосредственно иссекает или удаляет обструктивную ткань и может обеспечить хорошее долгосрочное облегчение, улучшая симптомы пациента и функции мочеиспускания [2, 3].Однако процедуры ТУРП создают серьезные осложнения, такие как необходимость переливания крови, недержание мочи, эректильную дисфункцию и ретроградную эякуляцию. Кроме того, примерно у 15% пациентов может потребоваться повторное хирургическое вмешательство [4-6]. Термическая терапия простаты представляет собой минимально инвазивный вариант лечения с потенциально меньшей болезненностью и осложнениями и более низкой стоимостью по сравнению с хирургическим вмешательством.

1,2

Рак предстательной железы

Аденокарцинома предстательной железы (РПЖ) является наиболее часто диагностируемым раком в США.С. мужское население. По данным Американского онкологического общества, в 1999 году будет диагностировано около 180 000 новых случаев, и это вторая ведущая причина смерти от рака (вторая после рака легких) с 37 000 в 1999 году. В сочетании с трансректальным УЗИ (ТРУЗИ) и пальцевыми ректальными исследованиями значительно увеличивается частота выявления рака простаты. Кроме того, количество новых случаев местно-распространенной ХА простаты оценивается в более чем 38 000 ежегодно.Примерно 45% этих пациентов получают лучевую терапию. В то время как ранний местный контроль заболевания приближается к 80%, примерно 50% пациентов, подвергающихся лучевой терапии, рецидивируют в течение трех-пяти лет [7]. В конечном итоге гораздо больший процент неудач ни при хирургическом лечении, ни при лучевой терапии [8]. Современные минимально инвазивные методы лечения, такие как лучевая терапия, брахитерапия и гормоны, предлагают привлекательную альтернативу, но, как было показано, они несколько менее эффективны, чем радикальная простатэктомия, но сопутствующее снижение заболеваемости является значительным и часто стоит компромисса для пациентов.Следовательно, растет интерес к использованию других минимально инвазивных методов, таких как термоабляционная хирургия или дополнительная гипертермия, для лечения заболевания на ранней стадии или местно-рецидивирующего заболевания.

В отличие от ДГП, рак простаты часто возникает в задне-латеральной части периферической части железы, и по мере прогрессирования заболевания будет распространяться в переднебоковой и переходной зонах [9, 10]. На ранней стадии заболевания поражение передней железы менее вероятно.Недавнее патологическое исследование случаев радикальной простатэктомии [11] резюмировало локализацию заболевания следующим образом: в 56% случаев были обнаружены опухоли, распространяющиеся в дистальных 5 мм верхушки, в 12% опухоли распространялись в проксимальных 5 мм от основания, 2,4% поражались семенные сосуды, 95% поражение задней железы и 65% передней части. Случаи поражения передних отделов всегда включали поражение задних отделов и возможное экстракапсулярное расширение. Таким образом, в отношении термотерапии показаны следующие стратегии лечения: (1) при лечении с использованием только высокотемпературной термотерапии всю железу следует лечить строго контролируемым образом, включая дистальную протяженность верхушки и проксимальную часть основания. с целью определения вероятного микроскопического распространения болезни; (2) может быть возможно использовать дополнительную локализованную термотерапию для устранения очагов заболевания в местах экстракапсулярного разрастания или в периферических и задних зонах – этот подход может позволить использовать меньшее радиационное воздействие на такие участки, как мочевой пузырь, прямая кишка и уретра, тем самым уменьшение осложнений.(3) Благодаря улучшенной диагностике (МРТ, ТРУЗИ) можно локализовать тепловую терапию на локализованное раковое поражение с приемлемым пределом, но при этом сохранить окружающие не задействованные ткани простаты, таким образом потенциально сохраняя большую часть функции с наименьшим количеством осложнений.

1,3

Термические эффекты при умеренных и высоких температурах

В целом было показано, что обычная гипертермия или нагревание тканей при умеренных температурах (41-45 ° C) способствует изменениям клеточной динамики, микроциркуляции опухоли и проницаемости кровеносных сосудов это может быть использовано для усиления других методов лечения [12–14], потенциально направленных на рак простаты.Непосредственные эффекты теплового воздействия в этом режиме включают ускорение метаболизма, вызванное нагреванием, термическую инактивацию ферментов и разрыв клеточных мембран. Отсроченные эффекты включают внутриклеточный и тканевой отек, гиперемию с усилением кровотока, а также увеличение проницаемости и дилатации кровеносных сосудов. При низких температурах и более коротком времени воздействия (несмертельные тепловые дозы) ущерб, вызванный только тепловыми эффектами, является обратимым. В течение более длительного времени или при более высоких температурах механизмы восстановления клеток больше не могут поддерживать или терять функцию из-за термического повреждения ключевых ферментов, а гибель клеток и некроз тканей наступают в течение 3-5 дней.

Локализация высокотемпературной гипертермии при температурах выше 45-50 ° C может использоваться для избирательного разрушения или постоянного изменения участков ткани. В высокотемпературном режиме термическая коагуляция и термический некроз происходят в тканях, подвергнутых воздействию температур выше 50-55 ° C в течение 1-2 минут [13] или более короткое время для еще более высоких температур. Термическое воздействие этих высоких температур заставляет клеточные и тканевые структурные белки претерпевать необратимую денатурацию и конформационные изменения.Эти тепловые эффекты являются смертельными и мгновенными, вызывая образование термически коагулированной ткани. В крайнем случае, температуры, близкие или превышающие 100 ° C, вызывают менее тонкие эффекты, такие как взрывное испарение и абляция ткани.

Выражение вышеуказанных термически опосредованных эффектов является динамическим процессом и может быть связано с дозой термического изоэффекта или нормированным температурным воздействием (EM _{43 ° C} = Эквивалентные минуты при 43 ° C). Эта тепловая доза линейно пропорциональна времени воздействия и экспоненциально связана с повышением температуры во время воздействия [15-17].Концепция дозы теплового изоэффекта может использоваться для преобразования различных протоколов нагрева для разного времени и температуры в значение EM _{43 ° C} , необходимое для данного теплового воздействия на ткань. Как правило, для температур, равных или превышающих 43 ° C, необходимое время термического воздействия сокращается примерно на 50% на каждый градус увеличения. Для температур ниже 43 ° C необходимое время воздействия увеличивается в четыре раза на каждый градус снижения температуры воздействия.Например, было продемонстрировано, что термическое воздействие продолжительностью около 120 минут при 43 ° C (120 EM43 ° C) является цитотоксичным для клеток рака простаты [18]. Такой же биологический эффект может быть достигнут при поддержании 45 ° C в течение 30 минут или 42 ° C в течение 480 минут. Это понятие можно применить и к коагуляции. Например, если выдержка в течение 1 минуты при 56 ° C коагулирует ткань предстательной железы, то примерно 2-секундное воздействие при 60 ° C приведет к аналогичным эффектам. Эти пороговые значения тепловой дозы действительно различаются в зависимости от типа ткани и клеточных эффектов [16].Соответствующие примеры включают некроз прямой кишки после 100 EM 43 ° C [19], некроз мышц после 240 EM 43 ° C, некроз мозга после 25 EM 43 ° C [16]. Концепция тепловой дозы важна для понимания причин и сравнения различных стратегий нагрева.

1,4

Трудности при нагревании простаты

При попытке локализовать и контролировать нагревание в целевых областях или участках опухолей в предстательной железе возникает несколько трудностей или препятствий. Размеры или геометрия целевых областей часто имеют неправильную форму как по длине, так и по глубине.Типичная простата имеет форму клина в продольном направлении, с вершиной более узкой, чем основание, плюс уретра не центрирована и варьируется в поперечном положении внутри железы. Кроме того, тепловые свойства (теплопроводность, поглощение энергии и перфузия крови, термочувствительность) также неоднородны и динамичны [20-22]. Целевыми областями простаты могут быть соседние термочувствительные ткани, такие как прямая кишка, кость или нервы. В процессах теплопередачи преобладают неоднородные распределения перфузии крови и термически значимых кровеносных сосудов (>.1 мм OD), что, в свою очередь, вызывает локальные неоднородности в распределении температуры и перераспределяет тепловую энергию в другие области ткани. Это обычно встречается в простате, которая часто имеет большую васкуляризацию и повышенную перфузию в периферической задней части железы [22, 23]. Эти характеристики кровотока часто меняются в процессе лечения и могут полностью отключаться в коагулированных областях или значительно увеличиваться в ответ на нагревание [24]. Эффект неоднородного распределения температуры преувеличивается при рассмотрении воздействия на ткань из-за нелинейной зависимости температуры от тепловой дозы.Было показано, что эффективность гипертермии сильно зависит от однородности температуры и доставленной ЕМТ ₉₀ 43 ° C (эквивалентные минуты при 43 ° C). При многих современных технологиях нагрева трудно достичь требуемых температур и тепловых доз по всему объему мишени на регулярной контролируемой основе [25]. Использование высокотемпературных технологий требует точной локализации тепловой энергии, особенно вблизи критических нормальных структур, таких как сфинктеры и нервы.Для усиления этих методов лечения ГТ в качестве самостоятельной или дополнительной терапии и повышения эффективности и непрерывности лечения заболеваний предстательной железы, методы с возможностью пространственной локализации и контроля распределения тепла равносильны.

1,5

Конкретные цели термической терапии простаты

Что касается лечения ДГПЖ, термическая терапия простаты представляет собой минимально инвазивный вариант лечения с потенциально меньшей болезненностью и осложнениями и более низкой стоимостью по сравнению с хирургическим вмешательством.Тепловая цель или мишень является двоякой: обычная ГТ для создания некроза тканей, термический некроз и / или коагуляция для разрушения гладких мышц и железистых компонентов [26] в периуретральных тканях, тем самым снижая нервно-мышечный тонус. Эти ткани составляют центральный латерально-передний компонент предстательной железы. Разрушение α-рецепторов или сенсорных нервов в строме простаты является возможным объяснением уменьшения симптомов раздражения (как было отмечено во время терапии α-блокаторами).Более высокие температуры могут использоваться для коагуляции ткани, и после того, как ткань реабсорбируется (усыхание) или отслаивается, образуется полость уретры большего размера, что обеспечивает облегчение обструкции. Ткань между шейкой мочевого пузыря и вертумонтанумом или включая их является мишенью, избегая при этом повреждения сфинктеров, нервов и прямой кишки.

Для лечения локализованного рака простаты с помощью термотерапии существует множество возможных тепловых целей или стратегий. Одна из стратегий – применение умеренной гипертермии (41.5–45 ° C) в качестве адъюванта к лучевой терапии [27, 28] или химиотерапии [29, 30]. Обычно лечение гипертермии обычно длится 30-60 минут и применяется один или два раза в неделю, последовательно или в непосредственной близости от курса лучевой терапии (ЛТ). Гипертермия – это радиосенсибилизатор, который увеличивает радиационное повреждение и предотвращает последующее восстановление. Кроме того, гипертермия прямо цитотоксична, особенно в неблагополучных микроокружениях с низким кровоснабжением, гипоксией, низким pH, что обычно встречается в частях злокачественной опухоли.Этот ответ значительно усиливается при одновременном применении тепловой и лучевой обработки [16, 27, 31]. К счастью, было показано, что клетки рака простаты более чувствительны к повреждению HT и демонстрируют предпочтительную радиосенсибилизацию, индуцированную теплом [32], по сравнению с нормальными клетками простаты. Кроме того, очаги рака простаты обычно гипоксичны [33], что означает устойчивость к лучевой терапии, но чувствительность к тепловой обработке. Это указывает на сильную потенциальную роль ГТ в сочетании с дистанционной лучевой терапией или интерстициальной брахитерапией.В целом, существует убедительное клиническое обоснование: недавние рандомизированные испытания фазы III по лечению меланомы [34], мультиформной глиобластомы [35] и рецидива рака груди [36] на грудной стенке показали, что добавление гипертермии к ЛТ значительно увеличивало скорость ответа опухоли и выживаемость без опухоли по сравнению с одной лучевой терапией. На сегодняшний день не было сообщений о рандомизированных исследованиях фазы III HT + облучения при локализованном раке простаты. Кроме того, обычная ГТ может также использоваться для усиления захвата и эффекта липосомальной химиотерапии [37-39], иммунотерапии и генной терапии [40], но эта технология все еще очень нова.

Другой стратегией является использование высокотемпературной термотерапии для термической коагуляции или некроза предстательной железы. Из-за возможности микроскопического распространения рака на всю железу, вся предстательная железа должна быть нацелена на полную терапию, особенно если это единственная форма лечения. Однако при определенных обстоятельствах может быть существенное преимущество использования ГТ в качестве дополнительного средства для лечения или уменьшения опухоли и потенциально снижения дозы облучения прямой кишки, нервов или мочевого пузыря, ограничивающей лечение.

2.

ТЕХНОЛОГИЯ И СТРАТЕГИИ НАГРЕВА

Термотерапия простаты может проводиться с помощью интерстициальных, трансуретральных, трансректальных или внешних аппликаторов. Терапия часто применяется с использованием радиочастотных токов, микроволн, ультразвука, лазера и источников теплопроводности. В следующем разделе этой статьи рассматриваются некоторые устройства из каждого метода и аппликатора, которые предназначены для лечения локализованного заболевания и могут оказать значительное влияние на термическую терапию простаты.Методы радиочастотной и лазерной хирургии (ТУРП), а также глубокой регионарной гипертермии или гипертермии всего тела не представлены, но обзоры этой технологии можно найти в другом месте [41, 42]

2.1

Технология микроволнового нагрева

Трансректальные устройства микроволнового нагрева

Некоторые из ранних исследований локализованного нагрева простаты проводились с помощью трансректального доступа с использованием микроволновых (MW) аппликаторов для лечения рака [43-45]. Большинство аппликаторов работали на частоте 2450 МГц, реже – 915 и 434 МГц [46].Некоторые версии аппликаторов включали дроссели, чтобы ограничить диаграмму направленности излучения на дистальных 4 см аппликатора и направленную (180 ° или 360 °) диаграмму направленности излучения для лучшего направления нагрева на простату [45]. Чтобы уменьшить такие осложнения, как свищ прямой кишки, предусмотрены системы охлаждения (вода с температурой 12–14 ° C) для защиты слизистой оболочки прямой кишки и ее стенки от перегрева. Тем не менее ожоги прямой кишки оставались серьезным осложнением, связанным с этой техникой [47, 48]. Это проблематично для трансректальных методов MW, поскольку ткань прямой кишки находится между мишенью (простатой) и аппликатором и является термочувствительной, с тепловым повреждением, возникающим при пороговых значениях тепловой дозы 43 ° C в течение 30 минут или 30 минут EM _{43 ° C} [19, 49].Типичный протокол лечения заключался в применении гипертермии (42-44 ° C) в течение нескольких 1-часовых сеансов два раза в неделю в качестве дополнения к лучевой терапии (ЛТ) на всю массу предстательной железы. Помимо положительных результатов лечения опухолей, было отмечено, что нагревание простаты также дает некоторое облегчение от раздражающих и обструктивных симптомов, связанных с ДГПЖ. Это привело к последующему исследованию трансректальной гипертермии MW для лечения ДГП [47, 50-53]. Многие из этих более поздних исследований аденомы простаты были выполнены с использованием Prostathermer, коммерческой системы, работающей на частоте 915 МГц.Потребовалось несколько 60-минутных сеансов нагрева (6-8) для общей продолжительности лечения до месяца [47, 51], всего в среднем шесть. Во время этих процедур контролировали ректальную и уретральную температуру, при этом температура простатической уретры обычно составляла от 40 до 43 ° C. Эти измерения температуры позволили предположить, что трансректальная термотерапия обеспечивает равномерное и безопасное распределение тепла в веществе предстательной железы и уретре [54]. Однако лечение в этом температурном диапазоне и воздействие вызывало незначительное разрушение тканей и минимальный отек и, таким образом, не приводило к каким-либо заметным гистологическим изменениям в ткани предстательной железы.Соответственно, результаты этих исследований показали лишь незначительное и кратковременное улучшение симптоматических и объективных реакций в течение месяца лечения. Оглядываясь назад, становится очевидным, что тепловое воздействие было слишком низким, чтобы вызвать устойчивый клинический ответ на лечение ДГПЖ. Кроме того, было продемонстрировано, что трансректальные аппликаторы MW не являются подходящим источником энергии для нагрева на расстоянии более 2 см от стенки прямой кишки без перегрева прямой кишки [55]. Это связано с высоким затуханием СВЧ энергии в мягких тканях и значительными радиальными или геометрическими потерями в антенне, что приводит к эффективному нагреву задней части железы, но ограниченному нагреву областей в передней и центральной части железы – мишени. регион для лечения аденомы простаты.Кроме того, сохранение положения аппликатора проблематично, тогда как изменение площади контакта с прямой кишкой или положения внутри прямой кишки резко изменит схему нагрева. Один из подходов к улучшению нагрева заключался в сочетании трансректального и трансуретрального аппликатора MW для более контролируемой терапии всей железы [56].

Трансуретральные устройства для микроволнового нагрева

При более прямом подходе используются трансуретральные аппликаторы MW для локализации энергии нагрева и максимальной температуры в ткани простаты, окружающей уретру.Ранние разработки были сосредоточены на решетке из 2-3 дипольных антенн [57] или одной спиральной антенны, установленной внутри неохлаждаемого модифицированного катетера Фолея [58, 59]. Конструкция спиральной антенны была более приемлемой из-за нагреваемой области более цилиндрической формы с более согласованными профилями нагрева, как и следовало ожидать, поскольку дипольные антенны очень чувствительны к глубине введения в ткань. Контроль температуры с помощью термисторов или оптоволоконных датчиков, встроенных в аппликатор, использовался для контроля температуры до 44-48 ° C на поверхности аппликатора / уретры.Обширные термометрические измерения показали, что эти аппликаторы производили эффективный лечебный объем диаметром 15 мм и длиной примерно 3-4 см [60]. В первоначальных клинических исследованиях трансуретральной гипертермии (ТУГТ) для лечения ДГП обычно применялось 6-10 процедур в течение 5 недель, и четко указывалось, что ТУГТ имела меньше осложнений и статистически лучшие ответы, чем трансректальное нагревание с помощью микроволновой энергии [61, 62]. Наиболее заметные преимущества: баллонные катетеры могут обеспечить воспроизводимое положение аппликатора для нагрева в предстательной железе, плюс нагрев может быть локализован непосредственно в целевой области аденоматозной ткани без перегрева прямой кишки.Это идеальный вариант для лечения типичной аденомы простаты. Путем локализации нагрева в аденоме переходной зоны можно достичь более высоких температур без одновременного повреждения окружающих нецелевых тканей за пределами железы.

Таким образом, в ходе развития этого подхода было сочтено, что применение более высоких температур (> 48-55 ° C) для одного лечения (по сравнению с 6-8 для TUHT) было бы желательно для создания более обширной коагуляции и некроза тканей в пределах простаты, чтобы обеспечить более длительное облегчение симптомов и уменьшение непроходимости [63].Охлаждение поверхности уретры до температуры 45 ° C или ниже было предусмотрено для сохранения слизистой оболочки уретры, обеспечения возможности приложения большей мощности, увеличения проникновения и без значительного увеличения дискомфорта пациента [63]. Эта высокотемпературная терапия получила название трансуретральной микроволновой термотерапии (ТУМТ). Для ТУМТ было разработано несколько коммерческих устройств, которые широко используются в клинических исследованиях. В системе Urologix Targis используется одиночная спирально-дипольная гибридная микроволновая антенна (2.8 или 3,5 см длиной, работающие на частоте 902–928 МГц) в системе доставки катетера с водяным охлаждением (рис. 1). Спиральная катушка прикрепляется через заземление и отвод к центральному проводнику и находится в пределах 0,4 см от баллона [64]. Эксцентричное размещение антенны внутри тела катетера обеспечивает направленную схему нагрева, которая преимущественно нацелена на переднюю и боковую области простаты, уменьшая при этом воздействие на самый задний сектор под углом 45 ° рядом с прямой кишкой.Во время терапии контролируется импеданс антенны и изменяется частота возбуждения, чтобы обеспечить эффективную передачу энергии простате. Предполагается, что диаграмма излучаемой микроволновой энергии близко соответствует длине спиральных обмоток с небольшим излучением линии питания, по существу вырезает зону ткани с центром между шейкой мочевого пузыря и вермонтаном. Детальные измерения температуры показали, что максимальная температура превышает 58 ° C на расстоянии 5 мм от аппликатора, а уретра и прямая кишка поддерживаются ниже 39.6 и 40,8 соответственно [65]. Гистологические исследования показали некроз тканей на глубину 1,6 см по радиусу, что коррелирует с контуром 45 ° C [66-68]. Prostatron (Edap-Technomed) представляет собой аналогичную катетерную технологию со встроенной монополярной излучающей антенной, работающей на частоте 1296 МГц (рис. 2а). В этой конструкции соединение между внутренним и внешним проводником центрируется на расстоянии 1 см от позиционного баллона и продолжается в шейку мочевого пузыря. Было показано, что эта конфигурация создает симметричные схемы нагрева относительно оси катетера; тем не менее, существуют компоненты излучения в фидерной линии и отложения энергии вблизи шейки мочевого пузыря и включая ее, которые потенциально могут привести к нежелательному нагреву за пределами железы, например, к внешнему сфинктеру [64], особенно во время воздействия более высокой мощности.

Рис. 1

Трансуретральный микроволновый термотерапевтический катетер Urologix Targis, помещенный в предстательную железу для лечения ДГПЖ (фото любезно предоставлено Urologix, Inc.).

Рис. 2

Схема монопольного микроволнового аппликатора и катетера Prostatron, демонстрирующая (а) протоколы TUMT и (b) HE-TUMT (фото любезно предоставлено Edap-Technomed).

Многочисленные клинические исследования этих технологий продемонстрировали роль ТУМТ для лечения симптоматической ДГП за счет уменьшения симптомов (частота мочеиспусканий, позывы к мочеиспусканию и прерывистое мочеиспускание), но в меньшей степени – обструктивных симптомов ДГПЖ (неполное опорожнение мочевого пузыря) [69–72] .Это было объяснено недавними исследованиями, которые продемонстрировали, что терапевтическое действие ТУМТ заключается в денервации и разрушении мышечных компонентов ткани простаты, но не в создании больших зон некроза ткани и возможном ретракции или удалении ткани [70, 71].

Исследуются новые протоколы лечения, в которых используется более высокая внутрипростатическая температура, и в настоящее время их называют высокоэнергетической трансуретральной микроволновой термотерапией или HE-TUMT [73-75]. Уровни мощности увеличены по сравнению с ТУМТ для термической абляции и коагуляции больших участков ткани, возможно, включая шейку мочевого пузыря.Отслоение и ретракция тканей после лечения обеспечивает средства для обеспечения более длительного лечения и уменьшения обструкции уретры и одновременного улучшения симптоматических и обструктивных заболеваний. Эта концепция более высоких температур и лечения шейки мочевого пузыря проиллюстрирована на рис. 2b, изображающем протокол нагрева Prostatron 2.5.

Трансуретральные микроволновые методы кажутся привлекательными для лечения ДГП, поскольку нагревается относительно большая часть железы, нет необходимости равномерно обрабатывать всю железу, методы довольно просты и, как правило, безболезненны.Потенциальные недостатки включают неспособность эффективно экранировать нагрев от прямой кишки во время высокоэнергетических протоколов и отсутствие контроля за распределением тепловой дозы. По сути, единственный контроль – это уровень мощности; распределение тепла не может изменяться или формироваться динамически. Кроме того, трансуретральное применение МВ неадекватно для лечения периферических и задних отделов простаты, которые могут потребоваться для лечения большинства видов рака, за исключением тех, которые сосредоточены вокруг уретры [66, 67].

2.2

Радиочастотная технология нагрева

Трансуретральные радиочастотные обогревательные устройства

Радиочастотные методы нагрева в настоящее время применяются изнутри уретры для гипертермии или тепловой коагуляции больших объемов ткани простаты. Примеры этого подхода включают трансуретральную радиочастоту (TURF) и трансуретральную игольчатую абляцию (TUNA). В технике TURF используется гибкий трансуретральный катетер типа Фолея с высокочастотным емкостным электродом на дистальном сегменте 1-2 см с центром в простатической уретре и на расстоянии 5 мм от шейки мочевого пузыря (например.грамм. Thermex II [76-79], TURAPY XL, Pros-Eight [80]). Обратные электроды обычно размещаются вне тела. Диапазон высокочастотных управляющих частот RF применяется для создания симметричных диаграмм направленности излучаемой энергии. Первоначально режим лечения составлял 2-3 часа при температуре 44-48 ° C максимум на поверхности уретры, что измерялось путем измерения температуры на поверхности аппликатора. Было показано, что этот подход позволяет получить небольшое цилиндрическое ядро ​​геморрагического некроза диаметром 12 мм [81] и ограничено радиальным проникновением из-за потерь радиочастотной энергии 1 / r ² , плюс поверхность аппликатора не охлаждается.Отмечено, что больше влияет на раздражающие, а не обструктивные симптомы. Более новая технология TURF обрабатывает большие объемы при более высоких температурах (80 ° C / 1 час), чтобы облегчить симптомы обструкции. Терапевтические катетеры имеют встроенное охлаждение и несколько датчиков температуры для предотвращения повреждения сфинктеров и прямой кишки.

Система доставки Transurethral Needle Ablation-TUNA разработана для лечения ДГП путем селективной локализации термической абляции непосредственно в аденоме простаты [82-85].Аппликатор TUNA состоит из уретрального катетера 22 F с двумя иглами, которые открываются от кончика под углом 90 °, 45 ° или 10 ° (см. Рис. 3). Эти иглы имеют выдвижные изолирующие гильзы, которые можно использовать для защиты ткани уретры. Глубина введения радиочастотных игл (т. Е. 10-20 мм) и изолирующих гильз (т. Е. 4-6 мм) регулируется в зависимости от размеров предстательной железы или стратегий лечения – эти параметры часто определяются с помощью трансректальных ультразвуковых изображений. Датчики температуры расположены на концах радиочастотных игл и внутри корпуса катетера и используются для мониторинга и контроля лечения.Типичное лечение обычно включает 3-4 очага поражения на долю (4-15 Вт при приблизительно 500 кГц), 3-5 минут каждое. Повреждения сильно локализованы, сосредоточены вокруг электродов и, как подтверждено гистологией, образуют хорошо разграниченные поражения размером 12 × 7 мм и 17 × 10 мм в течение 3 и 5 минут соответственно [86]. После каждого поражения аппликатор втягивается обратно в уретру, перемещает и помещает иглы для следующего поражения, что дает время лечения примерно 1 час. Во время лечения генератор изменяет мощность в соответствии с измерениями импеданса и температуры.Терапевтическая цель – достичь температуры около 60-100 ° C на кончиках иглы и 40-50 ° C на периферии поражения при поддержании ректальной и уретральной температуры ниже 42 ° C. Новые версии (VTS PROVu) проще в использовании и позволяют лечить не только боковые, но и срединную долю. Система TUNA позволяет направленное лечение мишени с сохранением уретры и капсулы предстательной железы. Обычно требуется только местная анестезия с незначительным дискомфортом, который отмечается во время небольшого процента процедур.Благодаря сохранению уретры и глубокой коагуляции время катетеризации резко сокращается. Доказанные симптоматические улучшения с небольшим количеством побочных эффектов. Важно отметить, что частота осложнений при импотенции и ретроградной эякуляции очень низкая при сравнении TUNA с другими методами термической абляции.

Рис. 3

Трансуретральная игольчатая абляция – катетер для доставки энергии TUNA, портативный радиочастотный генератор и блок управления лечением (фотографии любезно предоставлены VidaMed, Сан-Хосе, Калифорния.)

Устройства интерстициального радиочастотного нагрева

Методы интерстициального радиочастотного обогрева использовались в клинических исследованиях для применения гипертермии в качестве дополнения к брахитерапии при лечении рака простаты [87, 88]. Обычно РЧ электрические токи прикладываются между примерно 16 иглами стальных имплантатов, чтобы локализовать нагрев в целевой области, которая часто охватывает предстательную железу. Распределение температуры очень трудно контролировать с помощью этого подхода, и часто требуется расстояние между иглами, приближающееся к 1 см.

Интерстициальные RF-зонды также были разработаны для термической абляции опухолей печени [89] и недавно были применены для лечения локализованных областей рака простаты [90-93]. ВЧ электроды состоят из одной иглы массой 15 г с активным сегментом 1 см на кончике; три активные зонтичные иглы разворачиваются под углом 120 ° друг к другу от кончика, образуя сферический объем диаметром примерно 2 см. Раскладывающиеся иглы имеют датчики температуры на кончике для контроля и мониторинга с обратной связью во время лечения.Зонды размещаются трансперинеально с использованием ультразвукового контроля. Как только кончик иглы центрируется в области локализованного рака, раскрываются элементы зонтичной иглы. В исследованиях пациентов средние размеры коагулированного поражения при гистологическом исследовании составляли 2,2 × 2,1 × 2,4 см ³ , были четко определены и не выходили за пределы капсулы предстательной железы. Не было отмечено никаких осложнений (например, травмы стенки прямой кишки), и это указывало на то, что повреждения, вызванные RITA, были безопасными, выполнимыми, технически простыми и приводили к поражениям, хорошо предсказуемым по размеру и локализации [91].

Еще одна интерстициальная технология, заслуживающая упоминания, – это трансуретальное размещение радиочастотного электрода, охлаждаемого физиологическим раствором, в долю простаты для возможного лечения аденомы простаты или рака. Иглу весом 26 г с активной областью 5 мм на кончике вводят через уретру в целевую область с помощью цистоскопа [94]. Поток охлажденного физиологического раствора из иглы со скоростью 2 мл / мин предотвращает высыхание или чрезмерную абляцию на поверхности иглы, тем самым позволяя передавать более высокие плотности энергии и, следовательно, большие объемы коагуляции.Исследования in vivo на предстательной железе собак показали воспроизводимые поражения 1,8-5 см3 в течение 30-90 секунд.

2.3

Технология ультразвукового нагрева

Трансректальные ультразвуковые аппликаторы

В первоначальных разработках трансректальных внутриполостных ультразвуковых аппликаторов для термотерапии простаты использовались линейные массивы трубок PZT [95, 96]. Эти аппликаторы состоят из линейно сегментированного массива (4-8) секционированных трубок PZT (секции 180 °, длина 10 мм, 1.5 см OD), каждый с отдельным регулятором мощности и работает в диапазоне 1-2 МГц. Датчики были установлены на пластиковой конструкции, которая облегчила поддержку и размещение в прямой кишке, а также регулирование температуры потока воды в расширяемом болюсе (см. Рис. 4). Секторы цилиндрических ультразвуковых преобразователей формировали и направляли поле нагрева по дуге ~ 120 ° в объем мишени. Тепловая энергия излучается радиально по длине каждого сегмента преобразователя, а мощность, прикладываемая по длине аппликатора, регулируется для настройки распределения тепла в соответствии с предписанием в намеченной целевой области, простирающейся от вершины до основания.Теоретические исследования и термодозиметрических измерений in vivo показали, что эти аппликаторы могут терапевтически нагревать ткани на глубине 3-4 см от стенки прямой кишки, что достаточно для лечения большинства предстательных желез, в то время как надлежащее охлаждение болюса поддерживает слизистую прямой кишки субтерапевтические температуры. Это заметное улучшение проникновения тепла по сравнению с методами трансректального микроволнового нагрева. Устройства этой схемы были реализованы в фазе I исследования осуществимости и токсичности [97], в котором оценивали трансректальную ультразвуковую гипертермию с одновременным стандартным внешним лучевым облучением при лечении местно-распространенной аденокарциномы простаты.Температуры в диапазоне от 40,6 до 43,2 были зарегистрированы у 14 пациентов. В более новых версиях этого аппликатора добавлено четыре сектора на каждой трубчатой ​​секции, всего 16 каналов, и, таким образом, добавлен дополнительный контроль нагрева в угловом пространстве, а также продольный контроль [98]. Кроме того, эти устройства изготавливаются с совместимостью с МРТ, и исследуется возможность МР-мониторинга повышения гипертермической температуры [99]. Эти аппликаторы идеально подходят для нанесения обычной гипертермии на всю предстательную железу и могут быть полезны для лучевой терапии или химиотерапии плюс тепло.Улучшенное проникновение нагрева и контроль распределения мощности с помощью трансректальных микроволновых аппликаторов дает возможность нагревать большую часть железы без осложнений для ткани прямой кишки.

Рис. 4

Трансректальный ультразвуковой аппликатор. Индивидуальное управление мощностью для каждого сектора для адаптации распределения тепла. Болюс водяного охлаждения не показан.

Различные конструкции фазированных решеток также рассматривались для трансректальной гипертермии простаты. Как прямое продолжение упомянутых выше трансректальных аппликаторов, линейные фазированные решетки трубчатых секций были рассмотрены для увеличения пространственного контроля и глубины проникновения [100, 101].Как правило, эти устройства имеют 32-64 элемента, работают в диапазоне 0,5–1,0 МГц, с расстоянием между центрами между элементами примерно 1,8–2,5 мм и были разработаны для обычных целей гипертермии. Фокальные зоны имеют форму секторов тороида, которые можно сканировать электронным способом по длине аппликатора и размещать на глубине до 4-5 см по всей предстательной железе или целевой области, доступной из полости тела. Этот подход может иметь некоторый потенциал для обычной гипертермии в качестве дополнения к лекарственной или лучевой терапии.

Трансуретральные ультразвуковые аппликаторы

Трансуретральный многоэлементный аппликатор, разработанный для термической хирургии простаты с целью лечения доброкачественной гиперплазии предстательной железы [102], следует стратегии, аналогичной конструкции внутриполостных устройств для традиционной гипертермии (см. Рис. 5). Для этого устройства сегментированный массив формируется с использованием полных цилиндрических сегментов преобразователя, прикрепленных встык (3-4 элемента, внешний диаметр 2,5 мм × длина 6 мм, 6,8-7,0 МГц, активные секторы 180 ° -270 °). Распределение лучей от каждого трубчатого излучателя имеет угловую форму за счет модификации поверхности преобразователя, тем самым направляя акустическую энергию в переднюю и боковую части предстательной железы.Эта конфигурация сводит к минимуму перегрев и повреждение тканей прямой кишки по сравнению с современными микроволновыми технологиями. Ультразвуковой аппликатор вставляется в систему доставки многопросветного катетера (наружный диаметр 4 мм, внешний диаметр 5-6 мм после надувания баллона), что обеспечивает циркуляцию воды с регулируемой температурой для контроля температуры поверхности раздела уретра / катетер. Для этого применения температура между 50-80 ° C может быть получена в течение 10 минут при радиусе 1,5-2 см [102-104] и используется для термической коагуляции и некроза обструктивных участков ткани вместо хирургических процедур.В этом приложении способность формировать ультразвуковое поле для направления и управления большим количеством тепловой энергии непосредственно в целевую область, избегая попадания в прямую кишку, дает значительные преимущества перед используемыми в настоящее время микроволновыми, лазерными и радиочастотными устройствами для трансуретральной термокоагуляции. Эта технология находится на завершающей стадии тестирования, но не применялась в клинических испытаниях на людях.

Рис. 5

Трансуретральный ультразвуковой аппликатор и катетер для доставки с водяным охлаждением.

Трансректальные аппликаторы для сфокусированного ультразвука высокой интенсивности

Технология сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) использует сильно сфокусированные ультразвуковые преобразователи, которые создают небольшие интенсивные фокусные узоры, способные вызывать селективное или хорошо локализованное тепловое повреждение глубоко внутри тела, избегая при этом не- нацелены на окружающие ткани [105, 106]. Стратегии создания трансректальных (HIFU) аппликаторов были разработаны специально для высокотемпературной обработки тканей простаты.К ним относятся механически сканированная система HIFU с фиксированным фокусом в сочетании с возможностями визуализации в режиме B в режиме онлайн, введенная для лечения ДГПЖ [8, 107-109] и позже использованная в ограниченных количествах для лечения рака [110], аппликатор SONOABLATE состоит из изогнутого прямоугольного преобразователя длиной 30 мм и шириной 22 мм, работающего на частоте 4 МГц с фокусным расстоянием 2,5, 3,0, 3,5 или 4 см, выбранным в зависимости от размера и формы простаты (см. рис. 6). Обработка ультразвуком в течение 4 секунд производит ~ 2 × 2 × 10 мм3 коагулированного поражения за выстрел с задержкой 12 секунд между выстрелами.Средняя интенсивность в диапазоне 1680-2000 Вт / см ^-2 является типичной и повышает температуру ткани до 80-100 ° C. Воздействие этих температур в течение коротких периодов времени генерирует смертельные тепловые дозы, которые создают четко очерченную зону термической коагуляции и некроза. Зонд для ректальной доставки имеет водяное охлаждение для защиты прямой кишки. На основе плана лечения, полученного на основе ультразвуковой визуализации (поперечной и продольной) с помощью одного и того же аппликатора, уровни мощности и положения требуемых точек обработки ультразвуком механически меняются во времени (угол поворота, расстояние вдоль уретры) для термической коагуляции желаемого объема обработки.При таком коротком времени обработки ультразвуком и высокой акустической интенсивности размеры отдельных термических повреждений относительно не зависят от изменений перфузии [111]. Для лечения аденомы простаты терапевтическая зона определяется как периуретральная ткань между шейкой мочевого пузыря и вермонтаном, а в некоторых более поздних исследованиях она включала проксимальные 5 мм шейки мочевого пузыря. В среднем, термически коагулированная сердцевина ткани предстательной железы приблизительно 1 см в AP × 1,5 в боковом диаметре × 1,9 см в длину может быть обработана примерно за 25 минут [112].30-40 мл простаты можно лечить в течение 45 минут. Катетер Фолея с силиконовым покрытием остается на месте во время лечения для направления и позиционирования простаты вдали от стенки прямой кишки, а также позволяет ультразвуку акустически нагревать катетер, разрушая ткань уретры, что в конечном итоге способствует отслаиванию ткани и повышению эффективности лечения [109] . Заметное улучшение реакции было также отмечено, когда аппликатор с более длинным фокусным расстоянием использовался для обработки больших объемов ткани, включая переднюю фиброзно-мышечную строму.Осложнения не включали эректильную дисфункцию или ретроградную эякуляцию. В некоторых случаях повреждение семенных сосудов для лечения шейки мочевого пузыря.

Рис. 6

Иллюстрация системы Sonoablate HIFU и диаграммы изоинтенсивности луча сфокусированного терапевтического преобразователя (любезно предоставлено Focus Surgery, Индианаполис, Индиана).

EDAP-Technomed Ablatherm использует аналогичную технологию (терапия 2,25 МГц, визуализация 7,5 МГц) и применялась в недавних клинических испытаниях для лечения рака простаты [113, 114].Первые результаты показали серьезные осложнения, такие как прямокишечно-уретральные свищи и ожоги прямой кишки. Однако проблемы были устранены улучшением охлаждения аппликатора. После лечения 44 пациентов по поводу Ca простаты частота полного ответа через 1 год наблюдения составила 61%. Среднее время лечения составляло порядка 1-2 часов для пациентов, находящихся под общей или спинальной анестезией. Эти исследования показывают, что HIFU является подходящим вариантом для лечения локализованного рака простаты у пациентов, которым радикальная простатэктомия или другие процедуры не подходят.Недавно EDAP-Technomed получил одобрение FDA на начало испытаний в США.

Трансректальные аппликаторы с фазированной решеткой, которые обеспечивают более быстрое динамическое электрическое сканирование и потенциально большую гибкость в форме и расположении фокуса, также были разработаны для трансректального внутриполостного применения HIFU [115-118]. К ним относятся совместимые с МРТ внутриполостные аппликаторы, которые облегчают одновременный мониторинг лечения с помощью МРТ [119]. Эти устройства обладают значительным потенциалом для сокращения времени лечения и воздействия на нецелевые ткани, одновременно позволяя контролировать и оценивать термическую обработку.

Интерстициальные ультразвуковые аппликаторы

Интерстициальный нагрев, хотя и инвазивный, может быть желательным, поскольку источники тепла имплантируются непосредственно в опухоль или целевую область, тем самым локализуя тепло в целевом объеме и экономя больше окружающей нормальной ткани. Кроме того, интерстициальные имплантаты обычно используются для локализации высокой дозы облучения в опухоли (брахитерапия), и, таким образом, адъювантное лечение интерстициальной гипертермии обычно сочетается с этой формой интерстициальной лучевой терапии [120].

Существует два типа конструкций ультразвуковых аппликаторов, которые можно использовать в термотерапии простаты. Многоэлементные ультразвуковые аппликаторы с катетерным охлаждением (CC) демонстрируют улучшенное радиальное проникновение нагрева по сравнению с другими технологиями, а также способность контролировать продольное распределение энергии по длине аппликатора [121-124]. Аппликаторы CC (датчики OD 1–1,5 мм, длина 10–20 мм, 7–10 МГц) имеют каналы циркуляции охлаждающей жидкости, интегрированные в опорные конструкции, что позволяет закрепить аппликатор на месте внутри катетера имплантата для брахитерапии с закрытым концом (13 или 14 калибр), как показано на рис.7. Мощность каждого отдельного трубчатого элемента этих многоэлементных аппликаторов можно регулировать для контроля температуры ткани по длине каждого катетера. Длину и количество преобразователей в аппликаторе можно выбрать в зависимости от желаемой общей длины нагрева и продольного разрешения. Кроме того, угловая направленность этих аппликаторов может быть изменена или сформирована [125]. Эта функция обеспечивает критическую возможность регулировки для приспособления к нерегулярной геометрии мишени, неоднородности свойств тканей и динамическим изменениям перфузии, например, при нагревании простаты.Идеальная технология для комбинации HDR-брахитерапии и последовательной гипертермии для лечения местного рецидива рака простаты, особенно при использовании периферических имплантатов.

Рис. 7

Интерстициальные ультразвуковые аппликаторы с катетерным охлаждением.

Интерстициальные US-аппликаторы с прямой связью (DC) [126] имплантируются непосредственно в опухоль или целевую область, тогда как датчики и акустически совместимые внешние покрытия по существу образуют стенку катетера имплантата для брахитерапии (2.Диаметром 2-2,5 мм). Эти аппликаторы могут обеспечивать одновременную термобрахитерапию с помощью удаленных источников облучения с постнагрузкой, что может быть полезно для лечения рака простаты с длительным сроком действия, умеренной гипертермии и одновременной лучевой терапии с помощью удаленных устройств последующей загрузки LDR или HDR [127]. Датчики температуры для обратной связи по лечению могут быть расположены непосредственно на поверхности аппликатора и использоваться для мониторинга и управления обработкой (см. Рис. 8.). Недавние исследования показали, что интеграция воздушного охлаждения вдоль внутренней поверхности преобразователя может значительно увеличить тепловое проникновение этих напрямую связанных аппликаторов в практической конфигурации [128].Конфигурация аппликатора постоянного тока сохраняет те же преимущества, что и аппликаторы CC, такие как регулируемое, хорошо контролируемое распределение мощности по длине и угловому пространству, в дополнение к способности применять одновременную обратную связь по излучению и температуре.

Рис. 8

Интерстициальные ультразвуковые аппликаторы с прямой связью.

Дальнейшие исследования показали, что интерстициальные ультразвуковые конфигурации с катетерным охлаждением и прямой связью имеют потенциал для термокоагуляционной терапии [31, 129-133], имея значительные преимущества по сравнению с используемыми в настоящее время микроволновыми, лазерными и радиочастотными устройствами.Измерения термодозиметрии в пределах in vivo мышцы бедра и предстательной железы собаки показали, что уровни выходной мощности достаточны, и что области диаметром 2-4 см могут быть коагулированы или термически некрозированы в течение 10-15 минут в тканях с умеренной перфузией. Отложение энергии также может иметь форму (дуга 90-270 °) [31, 125, 129, 130, 132-134] для защиты нецелевых тканей или для использования в качестве контролируемой формы луча, проходящего через целевой объем. во время мониторинга поражения в реальном времени. Иглы направленного ультразвука успешно использовались в сочетании с направленным трансуретральным аппликатором для коагуляции больших объемов простаты собаки в течение 15 минут без повреждения прямой кишки [104].Недавние достижения в интеграции охлаждения в аппликаторы с прямым соединением привели к гораздо более высокой выходной мощности (электрическая мощность ~ 40 Вт, приложенная к трубкам диаметром 2,2 мм и длиной 10 мм), что может значительно сократить время лечения или позволить более крупные высокоперфузионные поражения. обрабатывали. Это было продемонстрировано, например, формированием коагулированных поражений радиальной глубиной до 15 мм в высокоперфузируемой печени in vivo в течение 5 минут и при глубине коагуляции 9 мм в течение 15 секунд внутри бедренной мышцы с умеренной перфузией in vivo [ 31].Это должно обеспечить тщательную и быструю термическую коагуляцию при комбинированном подходе. Мы также исследовали использование периферического имплантата из шести направленных (225 °) аппликаторов CC, стереотаксически размещенных по периферии предстательной железы с использованием ультразвукового контроля. Вся энергия УЗИ может быть направлена ​​внутрь к центру простаты, от окружающих костей и прямой кишки. На рисунке 9 показано изображение такого имплантата и изображение ТРУЗИ средней железы с наложенными максимальными температурами после 10 минут термической коагуляции.Эта стратегия еще не реализована в клинике, но в ближайшее время. Это может позволить использовать термокоагуляцию в качестве дополнения к интерстициальной HDR-брахитерапии при локально рецидивирующем заболевании.

Рис. 9

In vivo нагрев предстательной железы у собак с использованием периферического имплантата интерстициальных ультразвуковых аппликаторов с катетерным охлаждением, вся энергия направлена ​​внутрь.

2,4

Технология лазерного нагрева

Устройства для трансуретрального лазерного нагрева

Лазерная энергия может быть доставлена ​​трансуретрально путем введения оптического волокна из кварцевого стекла с замком 600 через цистоскоп 21 Fr.Волокна с «боковым возбуждением» объединены с позолоченным отражателем или механизмом преломления стекло-стекло для направления лазерной энергии под углом выхода приблизительно 90 ° (35-105 ° в зависимости от производителя) от волокна к световоду. простатическая уретра. На протяжении 1990-х годов системы доставки лазера с боковым запуском были коммерчески доступны от таких производителей, как Bard (Ковингтон, Джорджия), LaserSonics (Милпитас, Калифорния), Myriadlase (Форест-Хилл, Техас) и Laserscope (Сан-Хосе, Калифорния) для лазерной простатэктомии.

Преимуществом процедуры коагуляции со свободным пучком является возможность проведения операции в клинике, амбулаторно, под местной или эпидуральной анестезией.Первоначально использовался Nd: YAG-лазер, поскольку энергия лазера на длине волны 1,064 нм плохо поглощается водой или компонентами крови. Это позволяет лазерной энергии более глубоко проникать в ткань до образования угля, что ограничивает оптическое проникновение. Однако диодные лазеры также начали играть роль в лазерной простатэктомии. Диодный лазер с длинами волн 800-1000 нм в настоящее время используется для коагуляции и немедленного испарения ткани и предлагает потенциальное преимущество, заключающееся в том, что они меньше по размеру и более экономичны, чем лазеры Nd: YAG или KTP.При уровнях мощности 30-60 Вт энергия лазера направляется в различные точки уретры для коагуляции ткани. Хотя есть много вариантов этого, типичная стратегия коагуляционного лечения будет включать 40-60 Вт в течение 60-90 секунд, прикладываемых к боковым долям в положениях на 2, 4, 8 и 10 часов, чтобы создать круговую серию поражений приблизительно 1 см дистальнее шейки мочевого пузыря [135]. Второй набор периферических поражений проксимальнее verumontanum может потребоваться для больших простат.

Сканирование или «покраска» простатической уретры – это альтернативная стратегия лечения. Луч удерживают неподвижно в положении на 2 часа возле шейки мочевого пузыря в течение 3 секунд. Затем луч сканируется вдоль поверхности уретры от шейки мочевого пузыря до вермонтана со скоростью 1 мм / сек [136]. Затем луч перемещается к шейке мочевого пузыря в положениях на 3 или 4 часа, и процедура повторяется до тех пор, пока вся поверхность уретры не побледнеет.

В начале 1990-х годов было разработано устройство для трансуретральной лазерной индуцированной простатэктомии под контролем УЗИ (TULIP, Intrasonics, Burlinton, MA).В данном случае волокно с боковым запуском было заключено в баллон, который при накачивании дегазированной водой до 2 атм удерживал лазерное волокно на постоянном расстоянии от поверхности уретры. Ультразвуковые преобразователи, установленные по обе стороны от лазерного окна, позволяли визуально контролировать процедуру. Лазерное волокно можно было втягивать с постоянной скоростью 1 мм / сек во время лечения, пока баллон оставался на месте [137] [138]. Клинические результаты при использовании этого устройства считаются плохими по сравнению с ТУРП или другими лазерными методами [139].

Эффективность трансуретральной коагуляции ткани предстательной железы по сравнению с ТУРП является предметом дискуссий. Хотя улучшение мочеиспускания может быть очевидным через 4-6 недель, максимальный результат мочеиспускания может быть достигнут не раньше, чем через 3 месяца после операции [140]. В некоторых случаях метод свободного луча был оставлен для контактных лазерных зондов, в которых ткань удаляется во время процедуры, что дает пациенту немедленное облегчение от обструктивных систем. Тем не менее, кажется, что осложнений меньше, чем при ТУРП, и лазерная коагуляция может оставаться предпочтительным методом лечения для некоторых пациентов.

Устройства для нагрева интерстициального лазера

Хотя интерстициальные лазеры были внедрены в начале 1980-х годов для нетепловых применений, недавно они нашли применение для лазерно-индуцированной термотерапии (ЛИТТ) простаты. Коммерческие системы, такие как Indigo 830e (Indigo Medical, Цинциннати, Огайо) и Domier fibertom (Кеннесо, Джорджия), в настоящее время доступны и получили некоторое клиническое применение (рис. 10). Можно использовать два основных типа волокон: волокно с «голым концом» и волокно с цилиндрическим диффузором.Волокно с оголенным концом образует коническое поражение, исходящее от конца волокна. Цилиндрически диффузное волокно, с другой стороны, вызывает однородное эллипсоидальное поражение. Повреждения, вызываемые большинством этих волокон, ограничены диаметром примерно 1 см. Интерстициальные волокна можно вводить в простату трансперинеально, трансректально или трансуретрально.

Рис. 10

Лазерное волокно с цилиндрическим рассеивающим наконечником в цистоскопе и системе Indigo (любезно предоставлено Indigo Medical).

Для трансуретрального доступа используется цистоскоп 9 Fr для визуализации простатической уретры и доставки лазерного волокна. Затем волокно вводится под углом (примерно 30 °) в простату. Начальная установка мощности 15-20 Вт используется до тех пор, пока температура на аппликаторе не достигнет заданного предела, обычно 85 ° C, чтобы предотвратить карбонизацию ткани, окружающей аппликатор. Затем система обратной связи по температуре регулирует уровень мощности, чтобы поддерживать этот заданный предел температуры.Примерно через 3 минуты волокно вынимают и вводят в другое место примерно в 5-10 мм от соседнего поражения. Количество размещаемых волокон, необходимых для лечения всей железы, зависит от объема простаты. В отличие от методов трансуретральной коагуляции, коагулированная ткань подвергается атрофическому фиброзному распаду, а не распадается и выводится с мочой, тем самым облегчая симптомы обструкции. Если требуется немедленное купирование обструктивных симптомов, интерстициальную коагуляцию можно сочетать с разрезом шейки мочевого пузыря, что дает результаты, аналогичные ТУРП [141].

Для пожилых пациентов, пациентов с общим плохим состоянием здоровья или пациентов с очень большой простатой (> 50 куб. См) может использоваться трансперинеальный доступ. Преимущество трансперинеального доступа состоит в том, что расположение волокна можно визуализировать с помощью трансректального ультразвукового исследования. Кроме того, простатическая уретра остается нетронутой, что позволяет избежать некоторых послеоперационных осложнений, связанных с трансуретральными доступами [139]. Это также позволяет проводить МРТ-мониторинг термических поражений во время лечения [142].

2.5

Технология нагрева горячим источником

Методы внутреннего горячего источника

Технологии теплопроводности или горячего источника не излучают тепловую энергию непосредственно в ткань, а полагаются на теплопроводность и перфузию крови для распределения энергии от поверхности аппликатор, который является местом максимальной температуры.