Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОТМОРОЖЕНИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для снижения тяжести последствий холодовых травм.

Отморожения по данным отечественных и зарубежных авторов составляют до 15% от всех травматологических случаев [Котельников В.П. Отморожения. - М.: Медицина, 1988. - 256 с.]. Инвалидность при глубоких поражениях колеблется в пределах 20-90%. Количество обмороженных достигает 20% коечного фонда. Подавляющее количество пораженных составляют лица в наиболее трудоспособном возрасте - от 20 до 50 лет, из них с глубокими отморожениями 65%. Наиболее часто в клинической практике встречаются отморожения конечностей [Муразян Р.И. Отморожения конечностей. - М.: Медицина, 1984. - 112. с.], поскольку более тяжелые случаи, как правило, смертельны.

Современный уровень, достигнутый в области лечения отморожений, отражен в публикации [Труды Третьей научно-практической конференции по проблеме "Холодовая травма". - Санкт-Петербург, 8 апреля 2002 г. // СПб.: Изд-во ВМедА, 2002. - 90 с.]. Основные лечебные действия при глубоких отморожениях носят консервативный характер. С применением традиционных методов продолжительность лечения в стационарах составляет в среднем 65 дней. Инвалидность по определившемуся исходу составляет до 70%, летальность 6%. Таким образом существует объективная потребность в эффективном и массовом средстве лечения отморожений.

Несмотря на важность проблемы, специализированного оборудования для лечения отморожений не существует. Между тем, в первые двое-трое суток после холодовой травмы существует возможность исключить ее необратимые последствия. Основным поражающим фактором является, как правило, спазмирование сосудов, ведущее к прекращению питания тканей. Спазмирование является защитной реакцией организма, направленной на изоляцию пораженного сегмента в интересах сохранения жизненно важных органов. Восстановление сосудистой микроциркуляции способно восстановить происшедшие в тканях нарушения, предотвратить появление некрозов и потерю сегментов конечностей. Особую важность имеет обеспечение воздействия на спазмированные сосуды, находящиеся в глубине пораженного сегмента. Поверхностный нагрев с помощью традиционных средств не решает этой задачи и даже усугубляет ситуацию, так как отсутствие питания со стороны остающихся спазмированными глубинных сосудов ведет к ишемии отогретых тканей, нуждающихся в кислороде и питании, а также в удалении продуктов метаболизма.

Среди традиционных средств, используемых конкретно для лечения отморожений, нет прямых аналогов предлагаемому изобретению. Как правило, такими средствами являются грелки, водяные ванны и пр.

Основная идея, реализуемая в предлагаемом изобретении, - применение сверхвысокочастотного (СВЧ) нагрева для восстановления сосудистой микроциркуляции в пораженной конечности. В мировой практике для всевозможных применений, связанных с СВЧ-нагревом, выделен диапазон частот 2400-2485 МГц (длина волны 12 см). В указанном диапазоне работают промышленные, бытовые и медицинские установки и существует развитая техническая база для создания новых приборов и методов. СВЧ-волны проникают сквозь ткани и способны вызвать глубинный нагрев. Однако при всей очевидности преимуществ метода СВЧ-нагрева и распространенности различных технологических и терапевтических установок подобного рода в мире не существует специализированного оборудования для лечения обморожений посредством СВЧ-нагрева.

Технические данные современных устройств, пригодных для лечения отморожений по принципу СВЧ-нагрева, приведены в Информационно-аналитическом бюллетене КОНУС-МЕДИК, опубликованном 31.10.2003 [http://medprom.ru/medprom/60408]. Общим для них является наличие источника СВЧ-излучения и средств его подведения к объекту воздействия. Во всех известных устройствах средства подведения СВЧ-излучения к объекту воздействия представлены аппликаторами наружного или внутриполостного типа, на что указывает источник информации [http://medprom.ru/medprom/60392].

Одним из аналогов, близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, является устройство Thermatur m250, описание которого приводится в источнике информации [http://www.asvomed.ru/php/content.php?id=557]. Устройство содержит источник СВЧ-излучения и средство его подведения к объекту воздействия. Как и для прочих известных устройств, указанные средства представлены наружными аппликаторами-излучателями. Стоимость устройства ориентировочно 6,9 тыс.долларов. Основные технические характеристики:

Частота излучения 2450 МГц (длина волны 12,25 см).

Выходная мощность в непрерывном режиме 250 Вт.

Потребляемая мощность 650 Вт.

Питание 230 В (±10%), 50 Гц.

Габариты: 380×380×850 мм.

Масса: 40 кг.

Уровень излучаемой СВЧ-мощности позволяет производить прогрев тканей вплоть до температуры некротизации, что используется для лечения онкологических заболеваний.

Однако данное устройство малопригодно для лечения отморожений в силу ряда факторов. Ввиду открытой конфигурации излучателя, создающего односторонне направленное излучение, устройство не обеспечивает равномерного всестороннего воздействия на пораженную конечность. Кроме того, отсутствие объемной локализации воздействия повышает отрицательный эффект облучения пациента и обслуживающего персонала. Устройство не допускает массового тиражирования, удовлетворяющего объективную потребность в средствах лечения отморожений, так как обладает высокой стоимостью и сложной конструкцией.

Известно устройство, пригодное для лечения отморожений конечностей по принципу СВЧ-нагрева [«Сверхвысокочастотная печь», RU 2196620, A61N 5/02, опубл. 20.01.2003], отличающееся от вышеописанного аналога большей степенью объемной локализации СВЧ-излучения. Устройство содержит СВЧ-печь, включающую источник СВЧ-излучения и рабочий объем, и средство подведения СВЧ-излучения к объекту воздействия. По этим признакам данное устройство выбирается в качестве прототипа. Рабочий объем печи удобен для размещения конструктивных элементов, служащих для подведения СВЧ-излучения к объекту воздействия. В прототипе средство, обеспечивающее подведение СВЧ-излучения к объекту воздействия, представлено набором зондов, погружаемых на регулируемую глубину в отверстия, выполненные в стенке печи, каждый зонд связан с отдельным излучателем посредством последовательно соединенных кабеля и фазовращателя. Наличие нескольких излучателей позволяет несколько повысить степень объемной локализации СВЧ-излучения в области объекта воздействия. В то же время данное устройство обладает рядом недостатков. Как и вышеприведенный аналог (Thermatur m250), устройство недостаточно эффективно при лечении отморожений, поскольку не обеспечивает равномерного всестороннего воздействия на объект в силу конечного числа излучателей. Устройство характеризуется также недостаточной степенью объемной локализации СВЧ-излучения, то есть создает дополнительное облучение пациента и обслуживающего персонала, поскольку значительная часть мощности излучения рассеивается в окружающем пространстве, причем не поддается определению та ее часть, которая приходится на объект воздействия. Кроме того, устройство обладает сложной конструкцией и высокой стоимостью, которые обусловлены необходимостью применения целого набора таких технических средств, как погружаемые зонды, механизмы их регулировки, соединительные кабели и кабельные сочленители, регулируемые фазовращатели, излучатели и устройства для их фиксации (штативы).

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение возможности эффективного лечения отморожений, упрощение конструкции и связанное с ним снижение стоимости, минимизация воздействия СВЧ-облучения на пациента и обслуживающий персонал.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для лечения отморожений конечностей, содержащем СВЧ-печь, включающую источник СВЧ-излучения и рабочий объем, и средство подведения СВЧ излучения к объекту воздействия, средство подведения СВЧ-излучения к объекту воздействия выполнено в виде отдельной экранированной рабочей камеры, связанной с рабочим объемом бытовой СВЧ-печи окном, выполненным в их общей стенке, при этом отдельная экранированная рабочая камера снабжена отверстием, по периметру которого закреплен своим раскрывом гибкий рукав, выполненный из металлической сетки, помещенной между слоями ткани, а в рабочем объеме печи имеется поглотитель излучения, выполненный в виде сосуда с водой, частично заполняющего рабочий объем печи.

Достижимость заявленного технического результата подтверждается следующим.

1. Возможность эффективного лечения отморожений обусловлена реализацией всестороннего объемного воздействия в замкнутой экранированной камере. Благодаря многократным переотражениям волн от экрана стенки рабочей камеры играют роль множества элементарных излучателей, создающих в целом равномерный поток излучения на объект. Такое воздействие обеспечивает равномерный прогрев, ведущий к восстановлению микро- и макроциркуляции во всем объеме пораженной конечности, в том числе в глубине, где находятся основные питающие сосуды. В результате этого поверхностные слои при отогреве не страдают от дефицита кислорода и питательных веществ, а также от накапливающихся продуктов метаболизма.

2. Упрощение конструкции и связанное с ним снижение стоимости обусловлены исключением из конструкции большого числа дискретных элементов, присутствующих у прототипа (зонды, механизмы их погружения, кабели, регулируемые фазовращатели, излучатели, штативы). Вместо них в заявляемом устройстве присутствует лишь экранированная рабочая камера, имеющая общую с рабочим объемом СВЧ-печи стенку с выполненным в ней окном. Окно является простейшим элементом связи, максимально упрощающим конструкцию устройства. Отведение в отдельную рабочую камеру через окно связи дозированной части мощности СВЧ-излучения исключает тепловое поражение пациента неослабленной мощностью, составляющей, как правило, 600-1000 Вт. Избыток мощности рассеивается в поглотителе излучения, находящемся в рабочем объеме печи. Кроме того, упрощение и удешевление конструкции устройства обусловлено применением в нем бытовой СВЧ-печи, являющейся самым дешевым и доступным изделием, включающим источник СВЧ-излучения и штатные средства управления продолжительностью и средней мощностью воздействия.

3. Минимизация воздействия СВЧ-облучения на пациента и обслуживающий персонал обусловлена возможностью помещения в рабочую камеру исключительно той части тела, которая подлежит нагреву. Конструктивные признаки, обуславливающие такую возможность, - отверстие в стенке рабочей камеры и гибкий рукав, закрепленный своим раскрывом по периметру указанного отверстия. Рукав, выполненный из металлической сетки, помещенной между слоями ткани, предотвращает излучение СВЧ-волн в пространство вне рабочей камеры. Надежность изоляции внешнего пространства от СВЧ-поля обеспечивается гибкостью рукава, допускающей плотное обертывание конечности. Безвредный уровень излучения вне рабочей камеры позволяет персоналу во время процедуры находиться при больном и контролировать процесс лечения.

4. Помещение слоя металлической сетки в гибком рукаве между слоями ткани обеспечивает одновременно с функцией экранировки СВЧ-поля нетравматичный контакт с кожей пациента, гигиеничность и возможность санитарной обработки, что также обеспечивает высокую эффективность лечения.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

Устройство для лечения отморожений конечностей (фиг.1) содержит бытовую СВЧ-печь 1 и средство подведения СВЧ-излучения к объекту воздействия, представленное отдельной экранированной рабочей камерой 2. СВЧ-печь включает генераторный узел 3 и рабочий объем 4. В рабочий объем печи помещен поглотитель излучения 5, выполненный в виде сосуда с водой, частично заполняющего рабочий объем печи. Передача СВЧ-излучения в рабочую камеру 2 осуществляется посредством окна связи 6, выполненного в ее общей с рабочим объемом печи 4 стенке. Рабочая камера снабжена отверстием 7, по периметру которого закреплен своим раскрывом гибкий рукав 8. Рукав (фиг.2) выполнен из металлической сетки 9, помещенной между слоями ткани 10.

Устройство работает следующим образом. СВЧ-излучение, поступающее в рабочий объем печи 4, частично поглощается в поглотителе излучения 5, а частично проникает через окно 6 в экранированную рабочую камеру 2. Пропорция между поглощенной и проникающей частями мощности устанавливается путем выбора площади окна. Частичное заполнение рабочего объема печи поглотителем излучения способствует отводу выделяемого тепла за счет вентиляции, предусмотренной конструкцией печи. Применение в качестве поглотителя излучения сосуда с водой обеспечивает максимальную простоту устройства. Объект воздействия 11 - конечность, подвергшуюся отморожению, помещают в рабочую камеру через отверстие 7. Проникновение СВЧ-излучения в пространство вне рабочей камеры предотвращается за счет экранирующего действия металлической сетки 9, служащей основой гибкого рукава 8. Для исключения контакта сетки с кожей пациента металлическая сетка помещена между слоями ткани 10. Тем самым предотвращается коррозия, травмирование кожи концами металлических нитей при их случайном изломе, облегчается уход за гибким рукавом. Конечность, вводимую в рабочую камеру, плотно обертывают гибким рукавом, фиксируя, например, эластичным бинтом. При включении источника СВЧ-излучения его мощность распределяется между поглотителем излучения и объектом воздействия, находящимся в рабочей камере. В результате распределения уровень мощности излучения, проникающего в рабочую камеру, снижается до безопасной величины, не допускающей ожогов. Необходимость ослабления обусловлена относительно высоким уровнем мощности СВЧ-источника - от 600 до 1000 Вт. Прямое действие излучения с таким уровнем мощности способно вызвать ожоги даже при небольшом времени воздействия. Снижение мощности изменением режима электропитания магнетрона малоэффективно ввиду того, что пределы изменения рабочего режима невелики, а выход за эти пределы делает работу генератора неустойчивой [Сретенский В.Н. Основы применения электронных приборов сверхвысоких частот. - М.: Сов. радио, 1963. - С.97-99]. Таким образом, приемлемым вариантом является рассеяние избыточной мощности в поглотителе. Локализация СВЧ-поля в объеме экранированной рабочей камеры обеспечивает равномерный нагрев объекта воздействия со всех направлений за счет многократного отражения волн от стенок экранированной рабочей камеры. Под действием СВЧ-поля в объекте воздействия выделяется тепло, причем не только на поверхности, но и в глубине. Наряду с эффектом ослабления поля с глубиной имеет место эффект преломления и фокусировки во фрагментах и неоднородностях структуры конечности, в результате чего распределение поля в среднем оказывается однородным. Тепловое воздействие, проникающее на всю глубину, является оптимальным для лечения отморожений, характеризующихся спазмом глубокозалегающих сосудов. В результате нагрева повышается интенсивность биохимических реакций, запускается механизм саморазогрева, восстанавливается кровоток в сосудах и капиллярах, обеспечивается тканевый обмен во всем объеме пораженной конечности. Временные и мощностные режимы теплового воздействия СВЧ-излучения устанавливаются экспериментально.

Таким образом, предлагаемое устройство, обладая конструктивной простотой и низкой стоимостью, обеспечивает эффективное лечение отморожений при минимальном уровне облучения пациента и обслуживающего персонала.

Проведенные на подопытных животных испытания устройства, выполненного в соответствии с заявляемым техническим решением, подтвердили эффект устойчивого повышения температуры и восстановления кровотока в глубинных слоях отмороженных конечностей. Объективный контроль обеспечивался послойной термометрией и реовазографией. Уровень СВЧ-излучения вне рабочей камеры контролировался при помощи ваттметра, присоединенного к рупорной антенне. Установлено, что плотность потока мощности не превышает безопасного уровня 10 мкВт/см², что допускает работу персонала с устройством в течение рабочего дня.

К дополнительным преимуществам предлагаемого изобретения относится возможность расширения области применения на различные виды сосудистых патологий.