Αρχή λειτουργίας και εφαρμογή

Πειραματικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι οι κακοήθεις όγκοι έχουν μεγαλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα από τους φυσιολογικούς ιστούς. Αυτό ήταν και θεωρητικά αναμενόμενο. Αν δηλαδή εφαρμοσθή ένα ηλεκτρικό πεδίο στην περιοχή του όγκου, παρατηρείται συμπύκνωση των δυναμικών γραμμών του από τον όγκο, διότι η διαδρομή διαμέσου του όγκου είναι αυτή με την ελάχιστη αντίσταση για το ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό λέγεται φαινόμενο Warburg, και οφείλεται στον συγκριτικά ταχύτερο μεταβολισμό των καρκινικών κυττάρων, ο οποίος διαφοροποιεί και την ποσότητα μεταβολιτών ανά μονάδα χρόνου, μέσα στο, και γύρω από, το καρκινικό κύτταρο. Συνοδό φαινόμενο, που δρα προς την ίδια κατεύθυνση με το προηγούμενο, είναι το φαινόμενο Szentgyorgyi, που οφείλεται στη συμπεριφορά του νερού ως διηλεκτρικού, αναφορικά με τα μόρια εκείνα του νερού που προσκολλώνται στην έξω πρωτεϊνική στιβάδα της κυτταρικής μεμβράνης. Το ηλεκτρικό ρεύμα, που δημιουργείται όταν το σώμα τοποθετηθεί μέσα σε ηλεκτρικό πεδίο, δημιουργείται από την κίνηση ιόντων των ηλεκτρολυτών του υγρού των ιστών. Η ροή των ιόντων "προτιμά" διαδρομές ελάχιστης αντίστασης, οι οποίες ποικίλουν, ανάλογα με την συχνότητα της εναλλαγής του πεδίου (εμπειρικό, πειραματικό δεδομένο). Στις συχνότητες που χρησιμοποιούνται στην Ογκοθερμία, δεν υπάρχει ροή μέσα στα κύτταρα, αλλά μόνο γύρω από αυτά. Το ογκοθερμικό θεραπευτικό ηλεκτρικό πεδίο αναπτύσσεται μεταξύ δύο ενεργών ηλεκτροδίων. Ένα φορητό ηλεκτρόδιο τοποθετείται επάνω από την περιοχή του όγκου, ενώ το σταθερό ηλεκτρόδιο βρίσκεται κάτω από τον ασθενή, ενσωματωμένο στην θεραπευτική κλίνη.

Εξαιτίας των παραπάνω, και εξαιτίας της ανεξαρτησίας των καρκινικών κυττάρων μεταξύ τους, τα καρκινικά κύτταρα παρουσιάζουν πολύ διαφορετική συμπεριφορά από τα φυσιολογικά, μέσα σε ηλεκτρικά πεδία. Στην Ογκοθερμία, το ανθρώπινο σώμα παίζει τον ρόλο του διηλεκτρικού μέσου σε ένα πυκνωτή. Η διαφορά είναι ότι το σώμα, ως διηλεκτρικό, δεν είναι τελείως μονωτικό, αλλά επιτρέπει ροή ηλεκτρικών φορτίων (ρεύμα), που είναι τα ιόντα των ηλεκτρολυτών του εξωκυτταρίου υγρού.

Τοπική Ογκοθερμία: Σχηματική απεικόνιση της αρχής λειτουργίας.

Οι δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου τείνουν να συμπυκνώνονται από τον ιστό με τη μεγαλύτερη αγωγιμότητα, δηλαδή τον κακοήθη όγκο. Εκεί καταναλώνεται και το μέγιστο μέρος της ισχύος του πεδίου, με αποτέλεσμα την εκλεκτική υπερθέρμανση, την εκλεκτική ηλεκτρική αποσταθεροποίηση και τελικώς τον κυτταρικό θάνατο, με τον μηχανισμό της απόπτωσης.

Μετά από μακρά διαδικασία μελετών και ανάπτυξης (R&D) στα εργαστήρια της Oncotherm, βρέθηκε ότι το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο με φέρουσα (βασική) συχνότητα 13.56 MHz έχει κατάλληλα χαρακτηριστικά αλληλεπίδρασης με τους κακοήθεις όγκους, για θεραπευτικούς σκοπούς. Η φέρουσα αυτή συχνότητα υποβάλλεται σε χρονική μορφοκλασματική διαμόρφωση (fractal modulation in time), ώστε να προκαλεί συντονισμό και διέγερση σε ταλάντωση των λιπιδικών σχεδιών της μεμβράνης των καρκινικών κυττάρων (lipid rafts) . Οι λιπιδικές σχεδίες της μεμβράνης είναι κινητά νανοσωματίδια με έντονη βιοχημική δραστηριότητα. Η διέγερσή τους σε ταλάντωση προκαλεί την υπερεκλεκτική θέρμανση της κυτταρικής μεμβράνης. Η εγκατάσταση θερμικής ανισορροπίας μεταξύ των μεμβρανών, του κυτταροπλάσματος και του εξωκυτταρίου υγρού δημιουργεί τις επιθυμητές εκείνες αλλαγές στο καρκινικό κύτταρο, που καταλήγουν στον θάνατο, με τον μηχανισμό της κυτταρικής απόπτωσης.

Η θεραπεία λοιπόν δια της Ογκοθερμίας βασίζεται στην εκλεκτική απορρόφηση της θεραπευτικής ενεργείας από τον όγκο, η οποία προκαλεί κυτταρικό θάνατο λόγω θερμικής και ηλεκτρικής αποδιοργάνωσης των καρκινικών κυτταρικών μηχανισμών. Ο κυριότερος καρκινοκτόνος μηχανισμός που ενεργοποιείται στη διάρκεια της αποδιοργάνωσης αυτής είναι η εξωτερική οδός της κασπάσης.

Η εκλεκτική ενεργειακή απορρόφηση μόνο από τις μεμβράνες των καρκινικών κυττάρων (άρα και η εκλεκτική θέρμανσή τους) καταλήγει σε επίτευξη του επιθυμητού θεραπευτικού αποτελέσματος με μέση θερμοκρασία όγκου 3-5ο C χαμηλότερη από αυτήν που θα χρειαζόταν, αν εφαρμοζόταν απλή κλασσική υπερθερμία και όχι ογκοθερμία. Το σημείο αυτό προσδίδει στην ογκοθερμία ιδιαίτερο χρηστικό πλεονέκτημα σε σχέση με την απλή κλασσική υπερθερμία, διότι στη θερμοκρασία, στην οποίαν αυτή εργάζεται, δεν προκαλείται αρκετή επιτάχυνση της κυκλοφορίας, ούτε κυτταρική κινητικότητα, που να αυξήσει τον κίνδυνο μικρομεταστάσεων. Το πλεονέκτημα αυτό μεταφράζεται πρακτικά σε αύξηση του προσδόκιμου επιβίωσης των ασθενών, και όχι μόνο σε τοπική ανάσχεση της νόσου, όπως με την κλασσική υπερθερμία