устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии

Формула изобретения

1. Устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии, включающее термостат с расположенным в нем ложементом для размещения тела пациента, систему циркуляции теплоносителя, содержащую трубопровод с установленными на нем емкостью с теплоносителем, блоком нагрева или охлаждения теплоносителя, насосом, трехходовым краном с выходным участком трубопровода и расположенным в термостате струйным распределителем теплоносителя, при этом трехходовой кран дополнительным трубопроводом соединен с емкостью с теплоносителем, датчики температуры, установленные в термостате, на коже, во внутренних полостях тела пациента и выходном участке трубопровода системы циркуляции теплоносителя, привод насоса и блок нагрева или охлаждения теплоносителя электрически соединены с измерительно-управляющей системой, отличающееся тем, что емкость для теплоносителя расположена под термостатом и сообщена с ним посредством щелевого отверстия, выполненного в днище термостата, дополнительно устройство снабжено резервуарами с набором газов, соединенными через кран с перфорированным трубопроводом, установленным в емкости с теплоносителем, блоком регулирования pН, установленным в одном из участков трубопровода системы циркуляции теплоносителя, датчиками pН и датчиками концентрации газов в теплоносителе, установленными в термостате и в выходном участке трубопровода системы циркуляции теплоносителя и электрически соединенными с измерительно-управляющей системой, при этом приводы кранов и блок регулирования pН также соединены с измерительно-управляющей системой.

2. Устройство пo п. 1, отличающееся тем, что термостат снабжен вертикально расположенной заслонкой, образующей со стенкой термостата канал и имеющей привод ее подъема и опускания, электрически связанный с измерительно-управляющей системой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что струйный распределитель теплоносителя выполнен в виде кольцевых трубок с форсунками, подсоединенных через шланг к выходному участку трубопровода системы циркуляции теплоносителя и установленных в ряд вокруг ложемента.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок регулирования pН содержит буферную емкость с теплоносителем, в которой размещен участок трубопровода системы циркуляции теплоносителя, стенка которого представляет собой полупроницаемую мембрану и электроды, один из которых размещен в трубопроводе системы циркуляции теплоносителя, а другой в буферной емкости, причем электроды подсоединены через измерительно-управляющую систему к источнику тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения процедур общей управляемой гипертермии.

Известно устройство, включающее термостат, в котором установлена решетка с подголовной опорой для размещения тела пациента, систему подачи теплоносителя в термостат, содержащую струйный распределитель теплоносителя, установленный в термостате под решеткой, емкость для теплоносителя и насос, соединенный трубопроводом с емкостью и струйным распределителем теплоносителя. В емкости установлен датчик температуры, соединенный с измерительно-управляющей системой (Пат. США N5069207, МКИ A 61 H 33/00, 03.12.91г.).

Однако такое устройство обеспечивает невысокую точность поддержания заданной температуры тела пациента в процессе проведения процедуры гипертермии. Это связано с тем, что в теле пациента непрерывно протекают процессы, следствием которых является выделение тепла. Количество тепла, выделившегося в единице объема тела пациента в единицу времени, зависит от физиологических особенностей организма каждого конкретного пациента, а также от воздействия внешних факторов применение лекарств, глубина наркоза и т.д. Внутреннее теплообразование составляет значительную величину в общем тепловом балансе гипертермической системы. Например, экспериментально установлено, 30.08.84г, что при уровне гипертермии 42^o средняя мощность, подводимая к туловищу пациента, составляет 80 Вт, а отводимая от него 70 Вт. Действия оператора, связанные с заданием температуры теплоносителя в зависимости от визуально контролируемых значений температуры тела пациента, не могут обеспечить оптимальное изменение температуры в объеме тела пациента в процессе проведения процедуры гипертермии, поскольку для оптимизации процедуры необходимо эффективное управление мощностью подводимой и отводимой от пациента, что в принципе невозможно, если действия оператора носят спорадический характер и субъективны по своей природе.

Кроме того при использовании в процедурах гипертермии указанного выше устройства существенная часть энергии отводится от тела пациента в процессе испарения пота и конденсата теплоносителя с поверхности его кожи, что снижает эффективность проводимых процедур.

Существенным недостатком указанного устройства является также то, что в качестве теплоносителя в нем используется воздух, насыщенный парами воды, pH которых имеет значение в диапазоне от 5 до 6, что не соответствует оптимальному его значению (6,9-7,2) для клеток фибробластов поверхности кожи человека. В результате этого клетки испытывают осмотический удар, увеличиваются в объеме и затрудняют процесс удаления шлаков из организма.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии, содержащее, термостат, в котором установлен ложемент для размещения тела пациента, систему циркуляции теплоносителя, содержащую трубопровод с установленными на нем емкостью с теплоносителем, блоком нагрева или охлаждения теплоносителя, насосом для подачи жидкости из емкости в термостат, трехходовым краном с выходным участком трубопровода и расположенным в термостате струйным распределителем теплоносителя, при этом трехходовой кран дополнительным трубопроводом соединен с емкостью с теплоносителем, датчики температуры, установленные в термостате, на коже, во внутренних полостях тела пациента и выходном участке трубопровода системы циркуляции теплоносителя, привод насоса и блок нагрева или охлаждения теплоносителя электрически соединены с измерительно-управляющей системой (Авт. свид. СССР N 1110451, МКИ A 61 F 7/00, 30.08.84 г). Для выбора режима работы данной гипертермической установки, а также для определения температуры различных органов в теле человека в процессе проведения процедуры используются номограммы, которые являются статистическим обобщением эмпирических данных и не позволяют учесть особенности организма каждого из пациентов, что существенно снижает эффективность проведения процедуры гипертермии. Указанные недостатки связаны также с тем, что при проведении процедур гипертермии с использованием данного устройства существенная часть энергии теплоносителя тратится на его испарение с поверхности кожи пациента. Кроме того энергоподвод к различным частям тела не одинаков вследствие струйного подвода теплоносителя (душирования) к телу пациента, окруженного воздухом. Данный недостаток особенно существенен в период выхода на температурный режим гипертермии при температурах выше 41^oC, когда система кровообращения пациента испытывает существенные изменения: основная масса крови из вен и артерий перераспределяется в капилляры. Из имеющегося опыта проведения процедур гипертермии следует, что артериальное давление в конечностях пациента при уровне гипертермии 43^oC близко к нулю. В этой ситуации особенно важное значение приобретает фактор однородности энергоподвода по площади поверхности тела пациента. Существенным недостатком указанного устройства является также то, что оно не позволяет поддерживать pH и газовый состав жидкого теплоносителя в оптимальном режиме, вследствие чего затрудняется удаление шлаков из организма, что снижает эффективность процесса гипертермии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого устройства для проведения процедур общей управляемой гипертермии, которое обеспечивало бы адекватное и точное регулирование температуры в объеме тела пациента по заданной программе на стадиях нагрева изотермической выдержки и охлаждения, а также более эффективный отвод продуктов выделения (шлаков) из организма через кожу в процессе гипертермии, что повысит эффективность и безопасность процедур при лечении онкологических и других заболеваний.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для проведения процедур общей управляемой гипертермии, включающем термостат с расположенным в нем ложементом для размещения тела пациента, систему циркуляции теплоносителя, содержащую трубопровод с установленными на нем емкостью с теплоносителем, блоком нагрева или охлаждения теплоносителя, насосом, трехходовым краном с выходным участком трубопровода и расположенным в термостате струйным распределителем теплоносителя, при этом трехходовой кран дополнительным трубопроводом соединен с емкостью с теплоносителем, датчики температуры, установленные в термостате, на коже, во внутренних полостях тела пациента и выходном участке трубопровода системы циркуляции теплоносителя, привод насоса и блок нагрева или охлаждения теплоносителя электрически соединены с измерительно-управляющей системой, согласно изобретению, емкость для теплоносителя расположена под термостатом и сообщена с ним посредством щелевого отверстия, выполненного в днище термостата, дополнительно устройство снабжено резервуарами с набором газов, соединенными через кран с перфорированным трубопроводом, установленным в емкости с теплоносителем, блоком регулирования pH, установленным на одном из участков трубопровода системы циркуляции теплоносителя, датчиками pH и датчиками концентрации газов в теплоносителе, установленными в термостате и в выходном участке трубопровода системы циркуляции теплоносителя и электрически соединенными с измерительно-управляющей системой, при этом приводы кранов и блок регулирования pH также соединены с измерительно-управляющей системой.

Термостат снабжен вертикально расположенной заслонкой, образующей со стенкой термостата канал и имеющей привод ее подъема и опускания, электрически связанный с измерительно-управляющей системой.

Струйный распределитель теплоносителя выполнен в виде кольцевых трубок с форсунками, подсоединенных через шланг к выходному участку трубопровода системы циркуляции теплоносителя и установленных в ряд вокруг ложемента.

Блок регулирования pH содержит буферную емкость с теплоносителем, в которой размещен участок трубопровода системы циркуляции теплоносителя, стенка которого представляет собой полупроницаемую мембрану и электроды, один из которых размещен в трубопроводе системы циркуляции теплоносителя, а другой в буферной емкости, причем электроды подсоединены через измерительно-управляющую систему к источнику тока.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет проводить процедуры общей управляемой гипертермии с погружением тела пациента в жидкий теплоноситель и одновременным воздействием струй этого теплоносителя на тело пациента. При этом устраняются неконтролируемые энергетические потери, в том числе испарение теплоносителя и пота с поверхности тела пациента, что гарантирует равномерный и максимально интенсивный, в безопасных для пациента пределах, подвод энергии на стадии достижения заданного значения уровня гипертермии и отвод энергии на стадии охлаждения тела пациента до естественных значений температуры.

Корректировка газового состава теплоносителя и его pH позволяет увеличить потоотделение через поры кожного покрова и, как следствие, более интенсивно удалять из организма продукты распада раковых опухолей и шлаков, снизить нагрузку на почки пациента, нормализовать ионный обмен в клетках фибробластов кожи, положительно влиять на дыхательную функцию кожи.

Управление температурой теплоносителя, подаваемого в термостат, осуществляется измерительно-управляющей системой по наибольшей из температур, регистрируемых датчиками на коже пациента и в его полостях, что позволяет более точно соблюдать температурный режим в период изотермической выдержки пациента при максимальной температуре процесса гипертермии и обеспечивает повышение эффективности лечения.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для проведения процедур общей управляемой гипертермии позволяет, по сравнению с известными устройствами, сократить общее время процедур в 3-5 раз, обеспечить более эффективный отвод шлаков и других продуктов выделения организма через кожу и снизить риск, связанный с возможностью перегрева организма пациента.

В последующем изобретение поясняется подробным описанием примеров его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг.1 изображает схематично общий вид устройства для проведения процедур общей управляемой гипертермии; фиг.2 изображает функциональную блок-схему измерительно-управляющей системы устройства для проведения процедур общей управляемой гипертермии.

Предлагаемое устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии содержит термостат 1 (фиг.1), в котором установлен ложемент 2 для размещения тела пациента и систему циркуляции теплоносителя. Система циркуляции теплоносителя включает последовательно соединенные между собой посредством трубопроводов 3 емкость 4 с теплоносителем, блок 5 регулирования pH, блок 6 нагрева охлаждения теплоносителя, насос 7 и расположенный в термостате 1 струйный распределитель 8 теплоносителя. Блок 6 может быть выполнен в виде набора термоэлектрических батарей. Струйный распределитель 8 изготовлен в виде кольцевых трубок 9 с форсунками 10, подсоединенных через гибкий шланг 11 к выходному участку 12 трубопровода системы циркуляции теплоносителя и установленных в ряд вокруг ложемента 2. Емкость 4 расположена под термостатом 1 и сообщена с ним посредством выполненного в днище термостата 1 щелевого отверстия 13. Кроме того, устройство снабжено резервуаром 14 с набором газов, подсоединенными через кран 15 к перфорированному трубопроводу 16, расположенному в емкости 4 с теплоносителем. Емкость 4 соединена с выходным участком 12 трубопровода системы циркуляции теплоносителя посредством дополнительного трубопровода 17 и трехходового крана 18. В термостате 1 установлена вертикально расположенная заслонка 19, образующая со стенкой термостата канал 20 для слива теплоносителя в емкость 4. Заслонка 19 имеет привод 21 ее подъема и опускания. Блок 5 регулирования pH выполнен в виде буферной емкости 22 с теплоносителем, в котором размещен участок 23 трубопровода 3 системы циркуляции теплоносителя, стенка которого представляет собой полупроницаемую мембрану. В емкости 22 размещен электрод 24, а электрод 25 размещен в трубопроводе 3 на участке 23. Электроды 24, 25 подключены к источнику тока (на чертежах не указано). Датчики 26, 27, 28, 29 и 30 температуры установлены соответственно в термостате 1, на коже, во внутренних полостях тела пациента и выходном участке 12 трубопровода системы циркуляции теплоносителя. Датчики 31 и 32 pH и состава газов установлены в термостате 1, а датчики 33, 34 pH и состава газов в выходном участке 12 трубопровода. Кроме того, устройство снабжено измерительно-управляющей системой 35, которая содержит последовательно соединенные мультиплексор 36, аналого-цифровой преобразователь 37 и контроллер 38. Контроллер 38 снабжен клавиатурой 39 для ввода данных и блоком 40 индикации и связан с внешней электронно-вычислительной машиной (ЭВМ) 41, которая предназначена для регистрации всех текущих параметров процедуры, разработки и загрузки в контроллер 38 новых программ, а также для наглядного отображения на экране дисплея хода процедуры гипертермии. К мультиплексору 36 подсоединены измерительные датчики 26-30 температуры, датчики 31 и 33 pH и датчики 32 и 34 концентрации газов в теплоносителе. К контроллеру 38 подсоединены индикаторные датчики 42 скорости потока, расположенные в выходном участке 12 трубопровода. Кроме того к контроллеру 38 подсоединены через силовые механизмы блок 6 нагрева и охлаждения теплоносителя, насос 7, краны 15 и 18, привод 21 заслонки 19.

С клавиатуры ЭВМ 41 или с клавиатуры 39 контроллера 38 вводят программу проведения процедуры общей управляемой гипертермии индивидуальную для каждого пациента и имеющую следующие этапы.

1.Подготовка оборудования и теплоносителя к проведению процедуры.

2.Проведение процедуры общей гипертермии.

3.Регенерация теплоносителя и стерилизация оборудования.

На первом этапе выполнения программы проведения процедуры емкость 4 заполняют до требуемого уровня теплоносителя. Контроллер 38 подает в соответствии с первым этапом программы электрические сигналы на исполнительные механизмы. При этом открывается кран 15 для подачи газов из резервуаров 14 и кран 18 для рециркуляции теплоносителя в емкость 4 по трубопроводу 17. Одновременно включается насос 7, термоэлектрические батареи блока 6 в режиме нагрева теплоносителя и подается напряжение на электроды 24 и 25 блока 5 регулирования pH, а также включаются измерительные датчики 30, 33, 34, 42. Теплоноситель насыщается газом в емкости 4 и поступает в блок 5, где корректируется его pH до требуемых значений (6,8 7,2). В блоке 6 теплоноситель нагревается до исходной температуры 36 37^oC и снова подается через кран 18 по трубопроводу 17 в емкость 4. После достижения теплоносителем исходных параметров (температура, pH, газовый состав) устройство готово к проведению процедуры гипертермии.

На втором этапе программы пациента укладывают на ложемент 2 в термостате 1 и фиксируют его тело в заданном положении. Датчики температуры 27 29 размещают соответственно на коже и в полостях тела пациента, например, пищеводе и прямой кишке. С клавиатуры 39 запускают второй этап программы. При этом контроллер 38 подает электрический сигнал на переключение трехходового крана 18 в положение, соответствующее подаче теплоносителя через струйный распределитель 8 в термостат 1. В результате этого термостат 1 заполняется теплоносителем до уровня, соответствующего вертикальному положению заслонки 19 в отверстии 13 днища термостата 1. Излишки теплоносителя сливаются через канал 20 в емкость 4. При этом пациент на ложементе 2 погружается в теплоноситель. В процессе циркуляции теплоносителя измерительно-управляющая система 35 регулирует его рабочие параметры (температура, pH, расход, концентрация газов) в соответствии с заданной программой. Струями теплоносителя из распределителя 8 интенсивно обрабатывают поверхность тела пациента, причем температура в струях изменяется в соответствии с заданной программой температурного режима поведения процедуры гипертермии. Процесс нагрева и изотермической выдержки при максимальной температуре длится 30-35 минут. Одновременно с изменением температуры измерительно-управляющая система 35 корректирует в соответствии с заданной программой значения pH и концентрации газов. Управление температурой теплоносителя в струях измерительно-управляющая система 35 ведет по наибольшему из значений температур, регистрируемых датчиками 27 29 на коже и в полостях пациента, что позволяет исключить возможность перегрева тела пациента в процессе проведения процедуры. После изотермической выдержки тела пациента при максимальной температуре процесса (42 43^oC), контроллер 38 переключает термоэлектрические батареи блока 6 с режима нагрева на режим охлаждения теплоносителя. При этом происходит охлаждение тела пациента до его естественной температуры (36,6^oC) в течение 30 40 минут. В процессе проведения процедуры общей управляемой гипертермии происходит интенсивное удаление шлаков из организма пациента через кожу вследствие усиленного энергообмена и физико-химического взаимодействия клеток кожи пациента с теплоносителем, параметры которого (pH, температура, концентрация газов) изменяются в соответствии с заданной программой. После завершения второго этапа программы контроллер 38 отключает все исполнительные механизмы, задействованные на втором этапе программы, и включает привод 21 для поднятия заслонки 19. При этом весь теплоноситель сливается в емкость 4 через отверстие 13 и пациент извлекается из термостата.

На третьем этапе программы теплоноситель сливают из емкости 4 и все оборудование стерилизуется.

Предлагаемое устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии может широко использоваться в медицине: в клиниках и больницах при комплексном лечении и профилактике онкологических и других заболеваний.