устройство для воздействия на сердечно-сосудистую систему

Формула изобретения

1. Устройство для воздействия на сердечно-сосудистую систему, содержащее источник сжатого воздуха, который через ресивер с ограничителем давления и газораспределительные устройства подключен к окклюзионным надувным манжетам, выполненным с возможностью закрепления на теле пациента, снабженным датчиками давления, электроды для снятия ЭКГ, которые вместе с пульсоксиметром и датчиком артериального давления соединены с блоком измерения параметров сердечно-сосудистой системы, связанным с блоком управления и индикации, отличающееся тем, что каждое газораспределительное устройство содержит регулятор величины давления окклюзии и клапан его сброса, пневматически связанные с соответствующей надувной манжетой, а электрически через пороговое устройство - с блоком управления и индикации и датчиком давления в манжете, при этом блок управления и индикации выполнен с возможностью раздельного управления величиной и временем подачи давления в каждую надувную манжету, а проходное сечение клапана сброса давления окклюзии в манжете выбрано из условия сброса давления окклюзии в манжете за время, не превышающее длительность периода конца диастолы - начала систолы сердечного цикла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком искусственной вентиляции легких, пневматический выход которого через смеситель подключен к дыхательному контуру пациента, а электрический вход подключен к блоку управления и индикации, при этом блок искусственной вентиляции легких выполнен с возможностью обеспечения синхронизации подачи дыхательной смеси с диастолой каждого четвертого сердечного цикла с длительностью подачи этой смеси, не превышающей длительность диастолы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пороговые устройства выполнены каждое с возможностью отключения цепи подачи сигнала на соответствующие регулятор и клапан сброса давления окклюзии при аварийной ситуации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при лечении и профилактике заболеваний сердечно-сосудистой системы, а также при тренировке выносливости при физических нагрузках.

Заболевания сердечно-сосудистой системы являются тяжелой патологией, и их лечение обычно сводится к назначению пациенту различного рода фармакологических препаратов (Кэри Ч. и др. «Терапевтический справочник Вашингтонского университета». М.: «Практика», 2000). Однако известны и немедикаментозные способы лечения этих заболеваний. Так, известно устройство для искусственной вентиляции легких (ИВЛ) с одновременной стимуляцией сердечной деятельности (RU 2131241 С1, Милованов и др., 1999 г.). Оно содержит газовый баллон с редуктором, блок управления подачи газа через микротрахеостому и исполнительный блок с датчиком пульса. Устройство обеспечивает согласование частоты сердечных сокращений с частотой вентиляции, а стимуляция сердечной деятельности осуществляется слаботочными импульсами. Однако данное устройство неэффективно при стенокардии, ишемической болезни сердца и инфаркте миокарда, а кроме того, инвазивно.

Известно устройство для воздействия на сердечно-сосудистую систему с применением метода внешней противопульсации (SU0368862, Хапилов Н.В. и др., 1973 г.). Метод заключается в создании, в определенный период сердечного цикла, избыточного давления в манжетах, закрепляемых на теле пациента, что позволяет снизить нагрузку на сердце и тем самым улучшить коронарное кровообращение.

Известно устройство для внешней противопульсации, работа которого также синхронизирована с ритмом сердечной деятельности. Это устройство содержит источник сжатого газа, например воздушный компрессор с максимальным давлением до 0,2 МПа, ресивер положительного давления, ресивер отрицательного давления, газораспределительные устройства, подключенные к надувным манжетам. Устройство также содержит блок управления периодом надувания/опорожнения манжет, средство для измерения ЭКГ, АД и насыщения крови кислородом (SaO₂ ) и устройство визуализации измеряемых и управляемых параметров (RU 2135216 С1, Вазомедикал Инк, 1999 г.). В другом изобретении описана реализация газораспределительного устройства в виде ротационного клапана (US 6589267 В1, Vasomedical Inc., 2003 г.).

Указанные устройства позволяют снизить нагрузку на сердце и, тем самым, улучшить коронарное кровообращение. Однако их применение ограничено рядом заболеваний сердечно-сосудистой системы (William E. Lawson, Clinical Cardiology, vol.25, 2002 г.). Для пациентов, которым внешняя контрпульсация с применением упомянутых устройств противопоказана, воздействие на сердечно-сосудистую систему может быть осуществлено методом кардиосинхронизированной искусственной вентиляции легких (Кантор П.С. и др. Кардиосинхронизированная ИВЛ. Методики применения. Труды МОНИКИ. 1994 г.).

Устройство по патенту RU 2135216 С1, Вазомедикал Инк, 1999 г. является ближайшим аналогом изобретения, однако оно не позволяет осуществить раздельное регулирование величины окклюзии в каждой из манжет, что снижает функциональные возможности устройства.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности и сокращение сроков реабилитации при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. Оно может быть применено для профилактики и тренировки выносливости к физическим нагрузкам.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, повышение эффективности воздействия за счет независимого регулирования величины окклюзии в каждой из манжет при обеспечении безопасности пациента и возможность синхронизации регулятора величины окклюзии с параметрами ИВЛ.

Технический результат изобретения достигается тем, что устройство для воздействия на сердечно-сосудистую систему содержит источник сжатого воздуха, который через ресивер с ограничителем давления и газораспределительные устройства подключен к окклюзионным надувным манжетам, выполненным с возможностью закрепления на теле пациента, снабженным датчиками давления, электроды для снятия ЭКГ, которые вместе с пульсоксиметром и датчиком артериального давления соединены с блоком измерения параметров сердечно-сосудистой системы, связанным с блоком управления и индикации. Каждое газораспределительное устройство содержит регулятор величины давления окклюзии и клапан его сброса, пневматически связанные с соответствующей надувной манжетой, а электрически через пороговое устройство - с блоком управления и индикации и с датчиком давления в манжете. При этом блок управления и индикации выполнен с возможностью раздельного управления величиной и временем подачи давления в каждую надувную манжету, а проходное сечение клапана сброса давления окклюзии в манжете выбрано из условия сброса давления окклюзии в манжете за время, не превышающее длительность периода конца диастолы - начала систолы сердечного цикла.

Устройство может характеризоваться тем, что оно снабжено блоком искусственной вентиляции легких, пневматический выход которого через смеситель подключен к дыхательному контуру пациента, а электрический вход подключен к блоку управления и индикации, при этом блок искусственной вентиляции легких выполнен с возможностью обеспечения синхронизации подачи дыхательной смеси с диастолой каждого четвертого сердечного цикла, с длительностью подачи этой смеси, не превышающей длительность диастолы.

Устройство может характеризоваться также и тем, что пороговые устройства выполнены каждое с возможностью отключения цепи подачи сигнала на соответствующие регулятор и клапан сброса давления окклюзии при аварийной ситуации.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где:

на фиг.1 показана блок-схема устройства;

на фиг.2 - схема расположения датчиков и надувных манжет на теле пациента;

на фиг.3 - блок-схема газораспределительного устройства;

на фиг.4 - блок-схема регулятора;

на фиг.5 - блок-схема блока ИВЛ;

на фиг.6 представлена временная диаграмма синхронизации окклюзии и ИВЛ;

на фиг.7 - алгоритм функционирования блока управления и индикации по каналу наполнения/опорожнения надувных манжет;

на фиг.8 - алгоритм функционирования блока управления и индикации по каналу кардиосинхронизированной ИВЛ.

Устройство воздействия на сердечно-сосудистую систему (фиг.1) содержит: источник 10 сжатого газа, например компрессор TKi-7,5 (фирмы FIAC), ресивер 12 с ограничителем давления, газораспределительные устройства 14 по числу манжет, блок 16 управления и индикации, блок 18 измерения параметров сердечно-сосудистой системы сдатчиками 19, блок 20 ИВЛ, магистраль 21 подачи кислорода и воздушно-масляный фильтр 22. Пневматические магистрали показаны сплошной линией, электрические связи - пунктиром.

Устройство содержит размещаемые на теле пациента (фиг.2) пальцевой датчик 23 пульсоксиметра, надувную манжетку 24 для измерения артериального давления, электроды 26 для снятия электрокардиограммы, соединенные с блоком 18 измерения параметров сердечно-сосудистой системы. На тазовой области закрепляется надувная манжета 28, на нижних конечностях закреплены бедренные манжеты 30 и голеностопные манжеты 32, соединенные с соответствующими газораспределительными устройствами 14.

Каждое из газораспределительных устройств 14 (фиг.3) содержит регулятор 140 величины давления в манжете, соединенный с ресивером 12, клапан 141 сброса давления окклюзии, выполненный, например, в виде клапана быстрого выхлопа, и пороговое устройство 142, соединенное с датчиком давления 143, например, типа МРХ5050 фирмы Моторола и с блоком 16 управления. Первый пневматический выход клапана 141 соединен с надувной манжетой и сдатчиком давления 143. Второй пневматический выход клапана 141 соединен с атмосферой.

Регулятор (фиг.4) содержит коммутирующее устройство 144, выполненное, например, в виде нормально закрытого электромагнитного клапана типа 3/2, пневматический вход которого соединен с ресивером 12, и коммутирующее устройство 145, выполненное, например, в виде нормально открытого электромагнитного клапана типа 2/2. Пневматический выход коммутирующего устройства 144 соединен с пневматическим выходом коммутирующего устройства 145 и с пневматическим входом клапана 141 сброса давления окклюзии. Пневматический вход коммутирующего устройства 145 соединен с атмосферой.

Блок 20 ИВЛ (фиг.5) содержит пропорциональный электропневматический регулятор (ПЭПР) 200 регулирования скорости потока воздуха, ПЭПР 202 регулирования скорости потока кислорода и смеситель 204 «кислород-воздух». Пневматический вход ПЭПР 200 соединен через фильтр 22 и ресивер 12 с источником сжатого воздуха 10. Пневматический вход ПЭПР 202 соединен с источником сжатого кислорода. Пневматические выходы ПЭПР 200 и 202 через смеситель 204 соединены со стандартным дыхательным контуром пациента. Электрические входы ПЭПР 200 и 202 подключены к блоку 16 управления.

Устройство работает следующим образом. После закрепления всех надувных манжет 28-32 и измерительных датчиков на теле пациента включают электропитание. В процессе заполнения ресивера 12, в соответствии с алгоритмом функционирования блока 16 управления и индикации (фиг.7), проводится определение QRS-комплекса и вычисление частоты сердечных сокращений (ЧСС). Наличие QRS-комплекса и соблюдение условия 30<ЧСС<120 позволяет начать вычисление R-R интервала и длительности задержки относительно R-зубца, подачи давления в манжету или группу манжет (Т_з), а также длительность наполнения манжеты или группы манжет (Т_н), длительность окклюзии (Т_ок) и длительность опорожнения манжеты или группы манжет (Т_о). После получения сигнала о наличии в ресивере 12 давления 0,8 МПа, в соответствии с временной диаграммой (фиг.6), устройство, по истечении Т_з, начинает циклическое наполнение надувных манжет в соответствии с вычисленным Т_н. По истечении Т_н или по достижении заданного давления в манжете (Р_з) обеспечивается цикл окклюзии на время Т_ок, по истечении которого начинается цикл опорожнения манжеты в течение Т_о. Проходное сечение клапана сброса выбрано расчетным путем - 15 мм из условия сброса давления окклюзии за время 30-50 мс, не превышающее среднюю длительность периода конца диастолы - начала систолы. По завершении цикла опорожнения остаточное давление в манжете не должно превышать 20 мм рт. ст. В зависимости от месторасположения манжет на теле пациента указанные условия обеспечивают вычисление и управление по каналам обратной связи параметрами (Т_н, Т_ок , Т_о и Р_з), последовательно осуществляя окклюзию от голени вверх. При отсутствии QRS-комплекса и/или несоблюдении условия 30<ЧСС<120 блок 16 управления и индикации выдает сигнал о невозможности осуществления воздействия.

Для обеспечения безопасности пациента, в случае превышения Р _з в каждой из манжет, пороговое устройство 142 отключает цепь подачи сигналов на регуляторы 140, управляющие клапанами 141 сброса давления окклюзии.

В режиме кардиосинхронизированной ИВЛ, в соответствии с временной диаграммой (фиг.6) и алгоритмом функционирования блока 16 управления и индикации (фиг.8), проводится синхронизированная с диастолой каждого четвертого сердечного цикла подача в легкие пациента дыхательной смеси. Длительность подачи дыхательной смеси не должна превышать длительности диастолы. При этом, в зависимости от сигнала сдатчика 23 пульсоксиметра, на электрические входы ПЭПР 200 и 202 подаются сигналы управления их проходным сечением для обеспечения необходимых для адекватного газообмена концентрации кислорода в дыхательной смеси, скорости потока дыхательной смеси и, соответственно, положительного давления дыхательного цикла.

Испытания устройства показали, что оно позволяет снизить нагрузку на сердечно-сосудистую систему пациента с одновременным улучшением коронарного кровообращения, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности и сокращение сроков реабилитации лиц с патологией сердечно-сосудистой системы.