eng
Выпуск #6/2009
М.Галкин, Р.Хизбуллин, В.Новиков, Е.Мишанин.
Температурный отклик электролазерного воздействия на организм
Температурный отклик электролазерного воздействия на организм
Просмотры: 2240
Лазерное излучение физиотерапевтических приборов влияет на биообъект на уровне клетки, тканей, на уровне органов. Созданный прибор позволяет оценить температурный отклик организма пациента на локальное электролазерное воздействие.
Традиционно в физиотерапии используют методы электро- и магнитотерапии, ультразвуковой и УВЧ-терапии, термо- и криотерапии и некоторые другие. С появлением относительно недорогих низкоинтенсивных лазеров и достаточно мощных светодиодов лидирующие позиции в лечебной практике стала занимать лазеро- и светотерапия, а также их сочетание с методами физиотерапии: магнитолазерная, электролазерная и т.д. При сочетании методов факторы воздействия суммируются или потенцируют друг друга.
В литературе [1] описаны некоторые механизмы действия лазерного излучения на биообъект, которые реализуются на субклеточном, клеточном, тканевом, органном и системном уровнях. Однако эти описания достаточно сложны для разработчиков физиотерапевтических аппаратов и практикующих врачей. В то же время, появляются вторичные эффекты низкоинтенсивного лазерного воздействия на биоткани, которые представляют собой комплекс адаптационных и компенсационных реакций в организме. Эти реакции могут проявляться в виде изменения температуры, кровотока, проводимости и других факторов в зоне физиотерапевтического воздействия. Их параметры можно измерить и использовать для управления физиотерапевтической процедурой. Цель проведённых исследований – оценить влияние комбинированной электролазерной терапии на температуру тела пациента в зоне воздействия. Стандартные термометры не позволяли выявить явную зависимость между терапевтическим воздействием и температурным откликом организма на него.
Для этих исследований использовали серийно выпускаемый урологический аппарат АЭЛТИС-Синхро-02 [2]. У аппарата есть два канала электростимуляции, генерирующих пачки биполярных импульсов с регулируемой частотой и амплитудой, а также полупроводниковые лазеры красного диапазона (λ=0,65 мкм, Р=20 мВт) и инфракрасного (λ=0,81 мкм, Р=150 мВт) диапазонов. При проведении процедур пользовались комбинированным ректальным электродом с зеркальной отражающей системой. Лазерное излучение подавалось через волоконно-оптический модуль-смеситель (рис.1). Для измерения температуры был разработан специальный прецизионный термометр ТМЦП-1, обладающий следующими техническими характеристиками:
* диапазон измерения температуры 5–50°С,
* разрешение при измерении температуры 0,01°С,
* электрическая точность при измерении температуры ±0,01°С,
* частота обновления данных о температуре 15 Гц,
* интерфейс связи с компьютером и питания – гальванически развязанный USB 2.0,
* гальваническая развязка 4 кВ переменного напряжения,
* графическое отображение температуры на дисплее в цифровой форме и в виде шкалы,
* габаритные размеры 95х150х28 мм, масса не более 500 г.
К термометру подсоединялся специальный датчик фирмы EXACON D-F1345, который предназначен для измерения температуры во внутренней среде организма в диапазоне 25–50°C с погрешностью ±0,1° C. Характеристики измерений, проводимых датчиком, соответствуют стандарту EN12470-4 и гармонизированному с ним российскому стандарту [3]. Этот датчик представляет собой катетер, имеющий диаметр активной части 1 мм и длину 450 мм, диаметр головки с термистором 1,3 мм, а суммарная длина датчика, включая подводящий кабель и разъём, составляет 1,5 м. Датчик можно стерилизовать с помощью всех обычно используемых больничных дезинфицирующих средств, например этанола, изопропила или соединений хлорита. Так как в качестве чувствительного элемента в датчике используется термистор, который имеет нелинейную зависимость сопротивления от температуры, то заказчику вместе с датчиком поставляют калибровочную кривую. Эта кривая подходит для калибровки любых типов температурных датчиков фирмы EXACON, так как в них используются термисторы одного класса. Нелинейная калибровочная кривая записана в память термометра, который автоматически пересчитывает измеренное сопротивление термистора в температуру и отображает её на экране дисплея. Датчик вводился в область воздействия с противоположной стороны от оптического излучателя. Также датчик не имеет электрического контакта с пациентом в соответствии с EN60601-1, поэтому он применялся и при электростимуляции.
Перед проведением исследований проводят ряд предварительных лечебных манипуляций, когда электрод и температурный датчик ректально вводят пациенту. Перед началом процедуры ожидают стабилизации температуры. Такая необходимость вызвана самим фактом увеличения температуры на 0,2–0,4°С при ректальном введении прибора и применения стимулирующих мазей. Далее проводили процедуру только с использованием лазеров. От начала и по 7-ю минуту – непрерывным излучением с λ=0,65 мкм, а затем с 8-й по 15-ю минуту добавляли непрерывное инфракрасное излучение λ=0,81 мкм. В момент добавления ИК-излучателя временная зависимость температурного отклика организма (рис.2) изменилась.
Далее процедуру повторили, но использовали только электростимуляцию на фиксированной частоте 5 Гц. Хотя амплитуда импульсов электростимуляции каждые 4 минуты возрастала от минимальной (порог ощутимости) до максимальной (предболевой порог). После этого, комбинируя оба метода, провели электролазерную процедуру. В процесс электростимуляции была заложена функция изменения частоты, графически изображенная черным цветом на рис.4, ток электростимуляции устанавливали по ощущениям пациента. Излучение лазеров модулировалось прямоугольными импульсами синхронно с частотой стимуляторов, обеспечивая поддержание средней мощности на уровне 50%. По окончании каждой процедуры (прекращения физиотерапевтических воздействий) в течение 2–3 мин мы наблюдали снижение температуры в исследуемой области на 0,2–0,4°С. Температура органа в области локального воздействия снижалась до величины, соответствующей началу процедуры, за более длительный интервал времени.
Проведенные исследования и анализ их результатов позволили утверждать, что термометрия органов таза является объективным методом оценки влияния электролазерного воздействия на пациента при проведении физиотерапии. Температуру надо использовать в качестве параметра биологической обратной связи между терапевтическим воздействием и ответом на него организма. Развитие исследований по изучению поведения температурного отклика позволит оптимизировать такие параметры физиотерапевтических процедур, как частота и сила тока электростимуляции, мощность и время воздействия лазерного излучения. Разработанный специализированный термометр за счёт высокого разрешения по температуре и в соединении с малоинерционным и малогабаритным датчиком позволяет выделить в явном виде температурную зависимость между физиотерапевтическим воздействием и откликом на него организма. Исследования открывают путь к разработкам качественно новых физиотерапевтических устройств [4] для урологических процедур, которые увеличат их эффективность, снизят нагрузку на пациента и врача, а также уменьшат суммарную стоимость процедуры.
Авторы выражают благодарность за помощь в планировании и организации эксперимента А.И. Ларюшину, А.П. Кузьмичу.
Литература
1. Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В. Свето-лазерная терапия /Под редакцией проф. Брехова Е.И. – М.-Тверь: Изд-во «Триада», 2004.
2. Ларюшин А.И., Мишанин Е.А, Кузьмич А.П. и др. – Труды НПК «Электростимуляция-2002». – М.: ВНИИИМП-Вита РАМН, 2002.
3. ГОСТ Р 50267.0.3-99, Изделия медицинские электрические.
4. ГОСТ 15.013-94 Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия.
В литературе [1] описаны некоторые механизмы действия лазерного излучения на биообъект, которые реализуются на субклеточном, клеточном, тканевом, органном и системном уровнях. Однако эти описания достаточно сложны для разработчиков физиотерапевтических аппаратов и практикующих врачей. В то же время, появляются вторичные эффекты низкоинтенсивного лазерного воздействия на биоткани, которые представляют собой комплекс адаптационных и компенсационных реакций в организме. Эти реакции могут проявляться в виде изменения температуры, кровотока, проводимости и других факторов в зоне физиотерапевтического воздействия. Их параметры можно измерить и использовать для управления физиотерапевтической процедурой. Цель проведённых исследований – оценить влияние комбинированной электролазерной терапии на температуру тела пациента в зоне воздействия. Стандартные термометры не позволяли выявить явную зависимость между терапевтическим воздействием и температурным откликом организма на него.
Для этих исследований использовали серийно выпускаемый урологический аппарат АЭЛТИС-Синхро-02 [2]. У аппарата есть два канала электростимуляции, генерирующих пачки биполярных импульсов с регулируемой частотой и амплитудой, а также полупроводниковые лазеры красного диапазона (λ=0,65 мкм, Р=20 мВт) и инфракрасного (λ=0,81 мкм, Р=150 мВт) диапазонов. При проведении процедур пользовались комбинированным ректальным электродом с зеркальной отражающей системой. Лазерное излучение подавалось через волоконно-оптический модуль-смеситель (рис.1). Для измерения температуры был разработан специальный прецизионный термометр ТМЦП-1, обладающий следующими техническими характеристиками:
* диапазон измерения температуры 5–50°С,
* разрешение при измерении температуры 0,01°С,
* электрическая точность при измерении температуры ±0,01°С,
* частота обновления данных о температуре 15 Гц,
* интерфейс связи с компьютером и питания – гальванически развязанный USB 2.0,
* гальваническая развязка 4 кВ переменного напряжения,
* графическое отображение температуры на дисплее в цифровой форме и в виде шкалы,
* габаритные размеры 95х150х28 мм, масса не более 500 г.
К термометру подсоединялся специальный датчик фирмы EXACON D-F1345, который предназначен для измерения температуры во внутренней среде организма в диапазоне 25–50°C с погрешностью ±0,1° C. Характеристики измерений, проводимых датчиком, соответствуют стандарту EN12470-4 и гармонизированному с ним российскому стандарту [3]. Этот датчик представляет собой катетер, имеющий диаметр активной части 1 мм и длину 450 мм, диаметр головки с термистором 1,3 мм, а суммарная длина датчика, включая подводящий кабель и разъём, составляет 1,5 м. Датчик можно стерилизовать с помощью всех обычно используемых больничных дезинфицирующих средств, например этанола, изопропила или соединений хлорита. Так как в качестве чувствительного элемента в датчике используется термистор, который имеет нелинейную зависимость сопротивления от температуры, то заказчику вместе с датчиком поставляют калибровочную кривую. Эта кривая подходит для калибровки любых типов температурных датчиков фирмы EXACON, так как в них используются термисторы одного класса. Нелинейная калибровочная кривая записана в память термометра, который автоматически пересчитывает измеренное сопротивление термистора в температуру и отображает её на экране дисплея. Датчик вводился в область воздействия с противоположной стороны от оптического излучателя. Также датчик не имеет электрического контакта с пациентом в соответствии с EN60601-1, поэтому он применялся и при электростимуляции.
Перед проведением исследований проводят ряд предварительных лечебных манипуляций, когда электрод и температурный датчик ректально вводят пациенту. Перед началом процедуры ожидают стабилизации температуры. Такая необходимость вызвана самим фактом увеличения температуры на 0,2–0,4°С при ректальном введении прибора и применения стимулирующих мазей. Далее проводили процедуру только с использованием лазеров. От начала и по 7-ю минуту – непрерывным излучением с λ=0,65 мкм, а затем с 8-й по 15-ю минуту добавляли непрерывное инфракрасное излучение λ=0,81 мкм. В момент добавления ИК-излучателя временная зависимость температурного отклика организма (рис.2) изменилась.
Далее процедуру повторили, но использовали только электростимуляцию на фиксированной частоте 5 Гц. Хотя амплитуда импульсов электростимуляции каждые 4 минуты возрастала от минимальной (порог ощутимости) до максимальной (предболевой порог). После этого, комбинируя оба метода, провели электролазерную процедуру. В процесс электростимуляции была заложена функция изменения частоты, графически изображенная черным цветом на рис.4, ток электростимуляции устанавливали по ощущениям пациента. Излучение лазеров модулировалось прямоугольными импульсами синхронно с частотой стимуляторов, обеспечивая поддержание средней мощности на уровне 50%. По окончании каждой процедуры (прекращения физиотерапевтических воздействий) в течение 2–3 мин мы наблюдали снижение температуры в исследуемой области на 0,2–0,4°С. Температура органа в области локального воздействия снижалась до величины, соответствующей началу процедуры, за более длительный интервал времени.
Проведенные исследования и анализ их результатов позволили утверждать, что термометрия органов таза является объективным методом оценки влияния электролазерного воздействия на пациента при проведении физиотерапии. Температуру надо использовать в качестве параметра биологической обратной связи между терапевтическим воздействием и ответом на него организма. Развитие исследований по изучению поведения температурного отклика позволит оптимизировать такие параметры физиотерапевтических процедур, как частота и сила тока электростимуляции, мощность и время воздействия лазерного излучения. Разработанный специализированный термометр за счёт высокого разрешения по температуре и в соединении с малоинерционным и малогабаритным датчиком позволяет выделить в явном виде температурную зависимость между физиотерапевтическим воздействием и откликом на него организма. Исследования открывают путь к разработкам качественно новых физиотерапевтических устройств [4] для урологических процедур, которые увеличат их эффективность, снизят нагрузку на пациента и врача, а также уменьшат суммарную стоимость процедуры.
Авторы выражают благодарность за помощь в планировании и организации эксперимента А.И. Ларюшину, А.П. Кузьмичу.
Литература
1. Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В. Свето-лазерная терапия /Под редакцией проф. Брехова Е.И. – М.-Тверь: Изд-во «Триада», 2004.
2. Ларюшин А.И., Мишанин Е.А, Кузьмич А.П. и др. – Труды НПК «Электростимуляция-2002». – М.: ВНИИИМП-Вита РАМН, 2002.
3. ГОСТ Р 50267.0.3-99, Изделия медицинские электрические.
4. ГОСТ 15.013-94 Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия.
Отзывы читателей
