Устройство для фототермокриотерапии и способ его использования

 

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам и способам фототермокриотерапии, используемым при физиотерапевтическом воздействии. Устройство для фототермокриотерапии состоит из воздействующего элемента, на котором установлены набор термоэлектрических охладителей и набор излучателей с длиной волны излучения в диапазоне 0,5-1,6 мкм и средней мощностью излучения в пределах 0,00005 - 2 Вт. В устройстве имеются также источники питания термоэлектрических охладителей и излучателей, микроконтроллер, подключенный к органам управления и соответствующим управляющим входам программируемых коммутаторов излучателей, фоточувствительных датчиков, датчиков температуры и термоэлектрических охладителей. Способ применения устройства для фототермокриотерапии предусматривает установку воздействующего элемента устройства фототермокриотерапии на биоткань и в зависимости от цели терапии и протяженности области биоткани проводится фототермокриотерапия при фиксированном положении воздействующего элемента и(или) путем медленных вращательно-поступательных движений воздействующего элемента. Предварительно устанавливают режим синхронизации излучения излучателей с термо- и криовоздействиями. Частоту импульсов излучения выбирают от 0 до 10 кГц, длительность термо- и/или криовоздействия устанавливают от 30 с до 30 мин при числе циклов до 100. В зависимости от конкретной методики воздействия температура стороны термоэлектрического охладителя, обращенной к биоткани, устанавливается в диапазоне от -20 до +70°С. Изобретение позволяет повысить эффективность терапевтического воздействия за счет увеличения стенки расширения и сужения микрососудов. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам и способам фототермокриотерапии, используемым при физиотерапевтическом воздействии.

Известно устройство для термо- и криовоздействия на точки акупунктуры (SU 797686 A), в котором используется в качестве источника термо- и криовоздействия термоэлектрический охладитель.

Вследствие конструктивного исполнения (малой площади воздействующего элемента, предназначенного для контакта с точкой акупунктуры) устройств не позволяет проводить термо- и криотерапию протяженных областей биотканей.

Известно устройство, рассмотренное в качестве прототипа, в виде фиксирующей повязки; (SU 1674834 A1), в котором на воздействующем элементе установлен набор термоэлектрических охладителей, подключенных через коммутатор к источнику питания, а также датчика температуры.

В результате локального теплового или криовоздействия на биоткань происходит соответственно расширение или сужение кровеносных микрососудов в области воздействия. Поочередное циклическое изменение режима работы воздействующего элемента с нагрева на охлаждение повышает эффективность термо- и криотерапии и термокриомассажа. Термоэлектрическая повязка предусматривает работу только в фиксированном положении, что не позволяет проводить термокриомассаж протяженных областей биотканей.

Следует отметить, что при воздействии низкоинтенсивного лазерного и некогерентного излучения светодиодов в пределах спектрального диапазона 0,5... 1,6 мкм происходит дилетация артериол, равно и венул кровеносных микрососудов уже на 1-й... 10-й мин в зависимости от мощности фотовоздействия на биоткань (Козлов В.И., Буйлин В.А., и др. "Основы лазерной физио- и рефлексотерапии", Самара-Киев, 1993, стр. 60).

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности терапевтического теплового и криовоздействия на биоткань за счет увеличения степени расширения и сужения микрососудов, антиболевого, противовоспалительного, иммуностимулирующего и других биологических эффектов, путем сочетанного воздействия на биоткань повышенной и пониженной температурой с помощью термоэлектрического охладителя и фототерапевтического излучения.

Технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для фототермокриотерапии, содержащем воздействующий элемент, на котором установлен набор термоэлектрических охладителей, подключенных через коммутатор к источнику питания термоэлектрических охладителей, и датчики температуры, коммутатор термоэлектрических охладителей подключен к микроконтроллеру, выход которого соединен с управляющим входом источника питания термоэлектрических охладителей, дополнительно микроконтроллер подключен к органам управления и соответствующим управляющим входам источника питания излучателей, программируемого коммутатора излучателей, соединенного с набором излучателей, программируемого коммутатора фоточувствительных датчиков, соединенного с ними, программируемого коммутатора датчиков температуры, соединенного с ними, и к входу индикатора, набор излучателей установлен на водействующем элементе и выполнен с длиной волны излучения от 0,5 до 1,6 мкм и средней мощностью излучения в диапазоне от 0,00005 до 2 Вт.

Кроме того, термоэлектрические охладители могут быть выполнены с возможностью установки на их поверхности воздействия температур в диапазоне от -20^oC до +70^oC, частота модуляции излучателей может составлять от 0 до 10 кГц.

В способе фототермокриотерапевтического воздействия, использующем заявляемое устройство для фототермокриотерапии, заключающемся в размещении на биоткани воздействующего элемента с набором термоэлектрических охладителей и проведении ими термо- и криовоздействия, дополнительно проводят фотовоздействие набором излучателей на воздействующем элементе, при этом предварительно устанавливают режим синхронизации излучения излучателей с термо- и криовоздействиями, в котором средняя мощность излучения составляет от 0,00005 до 2 Вт с длиной волны излучения в диапазоне от 0,5 до 1,6 мкм, частоту импульсов излучения выбирают от 0 до 10 кГц, длительность термо- и/или криовоздействия в одном цикле устанавливают в пределах от 30 с до 30 мин, при числе циклов - до 100, а температуру термоэлектрического охладителя со стороны биоткани устанавливают от - 20^oC до +70^oC, при этом воздействие проводят при фиксированном положении элемента положении воздействующего элемента и путем его медленных вращательно-поступательных движений на области воздействия.

Термоэлектрические охладители и излучатели имеют произвольную форму и располагаются в воздействующем элементе относительно друг друга в порядке, определяемом терапевтической задачей.

Термоэлектрические охладители в воздействующем элементе управляются с помощью микроконтроллера по индивидуальным программам (режим нагрева и охлаждения каждого из термоэлектрических охладителей на основе воздействующем элементе устанавливается индивидуально для каждого термо-криоцикла воздействующего элемента).

На поверхности термоэлектрического охладителя, обращенного к биоткани, могут устанавливаться сменные насадки, выполненные из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий и др.), что позволяет проводить их дезинфекцию после снятия с устройства; а также устанавливаются датчики температуры (терморезисторы или другие полупроводниковые устройства).

Датчики температуры предназначены для контроля температуры со стороны термоэлектрического охладителя обращенной к поверхности биоткани (а равно и температуры сменных насадок) при выборе необходимой для фототермокриотерапии температуры.

Для эффективного отвода тепла от противоположной биоткани стороны термоэлектрического охладителя может использоваться дополнительный радиатор и/или вентилятор. Для получения максимально низкой (высокой) температуры стороны термоэлектрического охладителя реализуется каскадное соединение термоэлектрических охладителей.

При применении термоэлектрического охладителя, конструктивно выполненного с отверстием в середине, внутри этого отверстия устанавливается излучатель (излучатели) и (или) оптический кабель, через который подводится излучение к биоткани.

В состав излучателей входит набор активных элементов (фотоизлучающая матрица из активных элементов), набор фоточувствительных датчиков (набор фотодиодов). С целью поддержания постоянства установленной мощности излучения в излучателях при проведении фототермокриотерапии применена стабилизация мощности излучения и стабилизация температуры излучателей.

При размещении излучателей и фоточувствительных датчиков (фотодиодов) вне воздействующего элемента подвод излучения к биоткани производится с помощью оптического волокна (волоконно-оптического кабеля), выходной конец которого закрепляется на воздействующем элементе. При этом мощность излучения излучателя контролируется с помощью оптического волокна, один конец которого закрепляется на воздействующем элементе, а второй подводится к фоточувствительному датчику (фотодиоду). Мощность излучения отраженная от биоткани поступает в оптическое волокно и затем попадает на фоточувствительную площадку удаленного фотодатчика (фотодиода).

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Состав воздействующего элемента приведен на фиг. 2.

Устройство фототермокриотерапии содержит источник питания 1 для питания набора термоэлектрических охладителей 10, 11, 12 (фиг. 1), источник питания 2 для питания набора излучателей 16, 17, 18, микроконтроллер 3 для управления работой устройства, индикатор 4 для индикации установленных режимов работы термоэлектрических охладителей и излучателей, органы управления 5 для установки режимов работы термоэлектрических охладителей, термочувствительные элементы 13, 14, 15, фоточувствительные датчики (фотодиоды) 19, 20, 21, программируемый коммутатор термоэлементов 6, программируемый коммутатор излучателей 8, программируемый коммутатор датчиков температуры 7, программируемый коммутатор фоточувствительных датчиков (фотодиодов) 9.

Источник питания термоэлектрических охладителей 1 соединен через программируемый с помощью микроконтроллера 3 коммутатор 6 с набором термоэлектрических охладителей 10, 11, 12, управляющий вход источника питания соединен с микроконтроллером 3. Источник питания излучателей 2 соединен через программируемый с помощью микроконтроллера 3 коммутатор 8 с набором излучателей 16, 17, 18, управляющий вход источника питания излучателей соединен с микроконтроллером 3. Датчики температуры 13, 14, 15 через программируемый с помощью микроконтроллера 3 коммутатор 7, управляющий вход которого соединен с микроконтроллером 3, соединены с микроконтролером 3. Фоточувствительные датчики 19, 20, 21 через программируемый с помощью микроконтроллера 3 коммутатор 9, управляющий вход которого соединен с микроконтроллером 3, соединены с микроконтроллером 3. Индикатор 4, на котором индицируются установленные режимы работы термоэлектрических охладителей на основе элементов Пельтье и излучателей, выполненный с применением ЖКИ и (или) цифровых светодиодных индикаторов, соединен с микроконтроллером 3. Органы управления 5, предназначенные для установки режимов работы устройства (кнопки, эндокодеры и(или) другие элементы управления), соединены с микроконтроллером 3.

При проведении фототермокриотерапии на обращенной к биоткани стороне термоэлектрического охладителя в зависимости от конкретной методики воздействия устанавливается температура в диапазоне от -20^oC до +70^oC. Длительность термо- и(или) криовоздействия в одном цикле термо-криовоздействия устанавливается в пределах от 30 с до 30 мин. Число устанавливаемых циклов от 1 до 100. Средняя мощность излучения излучателей в пределах 0,00005...2 Вт. Следует добавить, что средняя мощность излучения для импульсного режима определяется как мощность излучения в импульсе, отнесенная к скважности. Частота модуляции излучателей лежит в пределах от 0 до 10 кГц.

Для использования устройства при физиотерапевтическом воздействии выбираются значения температур для термо- и криовоздействия на биоткань; длительность охлаждения и нагрева в одном цикле; числа циклов; время экспозиции; мощность излучения излучателей; доза фотовоздействия; частота модуляции излучения излучателей; режим синхронизации излучения излучателей с термо- и криовоздействием.

Режимы синхронизации излучения излучателей с термо- и кривовоздействием позволяют выбирать постоянное включение излучателей в течение всего времени проведения фототермокриотерапии, включение излучателей только во время теплового воздействия, включение излучателей только во время криовоздействия, отключение излучателей при проведении термо- и криовоздействия на биоткань.

После установки необходимых значений параметров фототермокриотерапии воздействующий элемент 22 устройства фототермокриотерапии помещается на биоткань и в зависимости от цели терапии и протяженности области биоткани проводится фототермокриотерапия при фиксированном положении воздействующего элемента 22 или путем медленных вращательно-поступательных движений воздействующего элемента 22. В зависимости от показаний терапии процедуру проводят в течение от 10 с до 30 мин (при необходимости устраивают перерывы между термо- и криовоздействием). Для применения набора различных методик фототермокриотерапии данные установки параметров фототермокриовоздействия поступают на микроконтроллер 3 от внешнего персонального компьютера в соответствии с выбранной методикой терапии.

На мониторе внешнего компьютера отражаются установленные значения температуры каждого из термоэлектрических охладителей в воздействующем элементе, мощности излучения, дозы фотовоздействия, частоты модуляции излучателей, количества термо-криоциклов, установленного времени экспозиции и их обратный отсчет в течение процедуры.

Примеры: 1. Больная П. , 47 лет. В течение 8 лет страдает хронической формой пневмонии, отмечаются частые обострения 2-3 раза в год. Проводимое лечение оказалось не эффективным. Больной назначен курс криотерапии с температурой воздействия от минус 5 до минус 15^oC, в начале сеанса 10 с, с перерывом для рефлекторного привыкания организма до 2 мин.

Первый этап. Вращательными плавными поглаживаниями по часовой стрелке в области правого подреберья с захватом косой мышцы спины, реберной дуги и нижних VIII-XII ребер. Время воздействия до 10 мин, затем перерыв 2-3 мин. Потом больную переворачивают на спину и процедуру начинают слева - область воздействия от реберной дуги до угла лопатки, движения поглаживающие, вращательные по часовой стрелке до 15-17 мин, отдых 2-3 мин. Одновременно проводится курс лазерной терапии в течение 5 мин с использованием длины волны излучения 890 нм, частота повторения импульсов излучения 80-1500 Гц, мощность излучения 5 Вт в импульсе на паровертебральные области. Курс лечения до 10 сеансов. После проведения курса фотокриотерапии у больной отмечено улучшение самочувствия, кашель исчез. В течение одного года рецидивов заболевания не было.

2. Больной И., 32 года, в течение 4 лет страдает язвенной болезнью 12-перстной кишки. Отмечает обострения 2-3 раза в год. При поступлении на лечение отмечены боли в правом подреберье, горечь, отрыжку. На ФГС - язвенный дефект на задней стенке 12 п.кишки до 1,5 см. Больному был назначен курс фотокриотерапии в положении на спине с подложенным под колени валиком. Температура воздействия от минус 10^oC до минус 20^oC. В первые 5-10 с проводилась холодовая проба, затем перерыв 2-3 мин. После чего начинали воздействовать вращательными движениями в области правого подреберья по часовой стрелке в течение 7-10 мин без нажатия на брюшную стенку. Затем перерыв 2-3 мин с последующим повторением и более глубоким давлением на брюшную стенку. Одновременно больному проводился в течение 5 мин курс лазерной терапии с использованием длины волны излучения 890 нм, мощность излучения в импульсе - 10 Вт, частота повторения импульсов излучения 80-1500 Гц. Курс лечения составил 10 сеансов. После первого сеанса больной отметил полное исчезновение болевого синдрома. На контрольной ФГС через 10 дней язва эпителизировалась.

3. Больная Б., 63 года в течение 3 лет страдала распространенным остеохондрозом грудного и поясничного отделов позвоночника. Поступила в клинику с сильнейшим болевым синдромом, ограниченной подвижностью в грудном и поясничном отделах позвоночника. Больной назначен курс фотокриотерапии с температурой воздействия от минус 5 до минус 20^oC. Холодовая проба в течение 3-5 мин. Поглаживающими циркулярными движениями по часовой стрелке в течение 5-10 мин на обе паравертебральные области позвоночника с повторением манипуляций до 4 раз. Одновременно проводился курс фотовоздействия с помощью некогерентного источника света (светодиодов) с длиной волны излучения 570 нм и мощностью 150 мВт в течение 4 мин на грудную паравертебральную область позвоночника. Курс 15 сеансов. После первого сеанса больная отметила уменьшение болевого синдрома, в первый раз спокойно спала ночью. После трех сеансов болевой синдром полностью купировался, больная в течение 16 месяцев не отмечает обострения заболевания.

Формула изобретения

1. Устройство для термокриотерапии, содержащее воздействующий элемент, на котором установлен набор термоэлектрических охладителей, подключенных через коммутатор к источнику питания термоэлектрических охладителей, и датчики температуры, отличающееся тем, что коммутатор термоэлектрических охладителей подключен к микроконтроллеру, выход которого соединен с управляющим входом источника питания термоэлектрических охладителей, дополнительно микроконтроллер подключен к органам управления и соответствующим управляющим входам источника питания излучателей, программируемого коммутатора излучателей, соединенного с набором излучателей, программируемого коммутатора фоточувствительных датчиков, соединенного с ними, программируемого коммутатора датчиков температуры, соединенного с ними, и к входу индикатора, набор излучателей установлен на воздействующем элементе и выполнен с длиной волны излучения в диапазоне 0,5 - 1,6 мкм и средней мощностью излучения в диапазоне 0,00005 - 2 Вт.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрические охладители выполнены с возможностью установки на их поверхности воздействия температур в диапазоне - 20 ... +70^oC.

3. Способ термокриотерапевтического воздействия, заключающийся в размещении на биоткани воздействующего элемента с набором термоэлектрических охладителей и проведения ими термо- и криовоздействия, отличающийся тем, что дополнительно проводят фотовоздействие набором излучателей на воздействующем элементе, при этом предварительно устанавливают режим синхронизации излучения излучателей с термо- и криовоздействиями, в котором средняя мощность излучения составляет от 0,00005 до 2 Вт с длиной волны излучения в диапазоне 0,5 - 1,6 мкм, частоту импульсов излучения выбирают от 0 до 10 Гц, длительность термо- и/или криовоздействия устанавливают в пределах от 30 с до 30 мин, при числе циклов до 100, а температуру термоэлектрического охладителя со стороны биоткани устанавливают от -20 до +70^oC, при этом воздействие проводят при фиксированном положении воздействующего элемента или путем его медленных вращательно-поступательных движений по области воздействия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2