стимулятор венозного потока

Формула изобретения

Стимулятор венозного потока, содержащий многокамерную манжету обжатия, камеры которой соединены системой периодической подачи перемежающего давления с источником баровоздействия, механизм регулирования давления и управляющий микропроцесор, отличающийся тем, что многокамерная манжета обжатия выполненна с возможностью наложения на шейную область, содержит датчик автоматического включения источника баровоздействия при внезапном нарастании гравитационных перегрузок и датчик ритма дыхания, электрически связанные с управляющим микропроцессором, а механизм регулирования давления содержит кнопки ручного изменения ритмов подачи перемежающего давления в камерах манжеты обжатия по субъективным ощущениям пользователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области космической медицины, в частности к устройствам профилактики и устранения вредного влияния невесомости и аэродинамических перегрузок на мозговое кровообращение человека, но может быть использовано в медицинской практике для ликвидации проявлений венозной энцефалопатии, в том числе и травматического происхождения.

Известно, что в условиях невесомости вследствие потери кровью гравитационного веса нарушается «земной» механизм оттока крови от головы, что сопровождается перераспределением крови в организме, приводящим к значительному росту давления в системе вен верхней полой вены и увеличением кровенаполнения вен головного мозга [Москаленко Ю.Е. Динамика кровенаполнения мозга в норме и при гравитационных перегрузках, 1967 г., с.69-72, с.197; Москаленко Ю.Е. и др. Мозговое кровообращение в условиях перегрузок и невесомости, 1971 г., с.214-215, с.217-219; Парин В.В. и др. Космическая кардиология. Медицина, 1967 г., с.29, с.86-87]. При этом установлено, что порог чувствительности сосудистой системы мозга к продольным гравитационным перегрузкам составляет 0,3-0,4 единицы; а при совпадении направлений перегрузки и артериального притока переполнение кровью полости черепа у собак наблюдали при перегрузках в 1,2-1,8g. Известно также, что космонавты переносят перегрузки в 4g в направлении ноги-голова не более 5-6 секунд, тогда как эти же ускорения при противоположном направлении (голова-ноги) выдерживают в 100 раз дольше.

Американские астронавты для борьбы с космическим укачиванием применяют центрифугирование членов экипажа 4 раза в сутки продолжительностью 7,5-20 минут при ускорении 4g в направлении, совпадающем с осью сердца [Д.Линдсли. Человек в длительном космическом полете, 1974 г., с.70-71]. Метод чрезвычайно дорогостоящий, так же как и создание искусственной гравитации вращением всего космического корабля. Неприятные субъективные ощущения типа «как при подвешивании вниз головой», объединенные термином «космическое укачивание» (weightlessness), пытаются устранять, используя противоперегрузочные вакуум-костюмы, депонирующие часть крови в системе вен нижней половины туловища [авт. св. СССР № 595895, А61Н 9/00, А61К 33/14, опубл. Б.И. № 39, 1978 г.]. Однако доказано, что кровообращение в головном мозгу в большей степени определяется активными реакциями сосудов головного мозга, но не следует пассивно за изменениями общесистемных показателей в диапазоне 80-180 мм рт.ст. [Мчедлишвили Г.И. Функции сосудистых механизмов головного мозга, 1968 г., с.4; Габриелян Э.С. Некоторые аспекты физиологии и фармакологии мозгового кровообращения, 1976 г., с.11-13].

Известен костюм медицинский для случаев острой сердечно-сосудистой недостаточности в виде гермоштанов и пояса, создающих противодиастолическое давление в момент диастолы [авт. св. СССР № 498004, А61Н 9/00, опубл. Б.И. № 1, 1978 г.]. Медицинский костюм снабжен регуляторами обхвата; эластичные штаны и пояс выполнены герметичными и снабжены по всей длине эластичными накладками и разъемными застежками; при этом регуляторы обхвата выполнены из ворсовых молний. Костюм не предназначен для ликвидации венозного застоя в системе верхней полой вены или для ликвидации венозного застоя в полости черепа.

Устройств, непосредственно ликвидирующих венозный застой на путях оттока венозной крови от головы и из полости черепа, не обнаружено.

По технической сущности и отличительным признакам наиболее близкими к заявляемому техническому решению являются следующие аналоги.

Известен стимулятор венозного потока (конечности) [авт. св. СССР № 657818, А61Н 9/00, опубл. Б.И. № 15, 1979 г.]. Устройство содержит манжеты, соединенные системой периодической подачи перемежающего давления и механизмом регулирования давления, отличается тем, что с целью упрощения конструкции система периодической подачи перемежающегося давления выполнена в виде сильфона, механизм регулирования давления снабжен кулачком и регулирующим упором, при этом одна сторона сильфона герметично связана с манжетой, а другая - посредством двуплечного рычага с кулачком и регулирующим упором.

Известное устройство «Lymha press» [A.Zeilkovski M.D. The Journal of Cardiovascular Surgery, v.27. № 3, p.288-290 (May-June 1986)] использует принцип «бегущей волны пневмодавления» для лимфодренажа застойных зон при лимфадеме конечностей. Это пневматическое компрессионное устройство имеет рукав с множеством камер, расположенных внахлест, соединенных шлангами с компрессором, подающим в них воздух определенными циклами и выдавливающими лимфу от конечности к туловищу. Устройство надевается на пораженную лимфодемой конечность. Устройство позволяет ликвидировать в том числе и венозные отеки, но не предназначено для стимуляции венозного потока по венам шеи.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является пневматическое устройство для профилактики и лечения флеботромбозов и отеков конечностей [патент (RU) 54780, А61Н 9/00, опубл. БИПМ № 21 от 27.07.2006 г.], состоящее из многосекционной манжеты, блока управления и соединительных шлангов, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено тепловентилятором для подачи в манжету нагретого воздуха. При этом каждая секция манжеты представляет собой отдельный блок, а все секции манжеты соединены между собой шлангами для подачи воздуха. Устройство не предназначено для использования на шее человека.

Заявляемое нами устройство предназначено для активного отсасывания венозной крови разряженным давлением из эмиссариев и венозных сплетений наружного основания черепа с последующим ее выдавливанием методом «бегущей волны давления» по магистральным венам шеи в направлении верхней полой вены, то есть моделируя естественный «земной путь» оттока крови от вен головы к сердцу, нарушенный в условиях невесомости, гравитационных перегрузок или подвешивания вниз головой (антиортостатическая поза).

Последствия наложения пневмоманжет на шейную область хорошо изучены. Так в эксперименте на кроликах внезапные резкие повышения давления в шейных манжетах приводят не к остановке сердца, а к защитному скачку системного артериального давления, что рассматривается как защитный рефлекс с синокаротидных зон [Мчедлишвили Г.И. Функции сосудистых механизмов головного мозга. Л.О. Наука, 1968, с.4.]. У человека наложение на шею пневмоманжет на 3 минуты при положительном давлении 30-40 мм рт.ст. широко используется в диагностике ранних стадий нарушения мозгового кровообращения. Безопасность для мозгового кровообращения при этом определялась по данным оптической калиброметрии [Холоденко М.И. Расстройства венозного кровообращения в мозгу, 1963 г., с.46-47, с.50; Бердичевский М.Я. и др. Функциональные пробы в диагностике церебральных дистонических венозных нарушений, 1987 г., № 8, с.1178-1181].

На фиг.1 изображен стимулятор венозного потока, а на фиг.2 - датчик автоматического включения источника баровоздействия при внезапном нарастании аэродинамических (гравитационных) перегрузок в направлении ноги-голова, который является неотъемлемой частью устройства, учитывая специфику его предназначения.

Заявляемый стимулятор венозного потока включает: многокамерную манжету обжатия 1, регуляторы обхвата шеи по ее индивидуальному типоразмеру 2, подмышечные лямки - фиксаторы манжеты обжатия в заданном положении 3, верхнюю из камер многокамерной манжеты обжатия 4.

На фиг.1 изображены сосцевидный отросток черепа человека 5, сонный треугольник шеи человека 6, угол нижней челюсти человека 7. Заявляемый стимулятор венозного потока включает также основную вакуум-банку 8, многокамерной манжеты 1, расположенную в занижнечелюстной области 9 - зона накожной проекции занижнечелюстного экстракраниального венозного сплетения 10, проекцию на кожу засосцевидного венозного сплетения - истоков глубоких шейных вен, узкие камеры манжеты обжатия 11, 12, 13, обеспечивающие формирование «бегущей волны давления» - выдавливание крови по магистральным венам шеи от головы в сторону яремной вырезки грудины 14, пакет пневмошлангов 15, соединяющих камеры манжеты обжатия с источником баровоздействия 16, водитель ритма - управляющий микропроцессор 17, программное устройство источника баровоздействия 16, датчик ритма дыхания 18, кнопку ручного изменения ритмов подачи перемежающего давления 19, датчик автоматического включения источника баровоздействия 20, мягкие краевые прокладки 21 манжеты обжатия 1, ригидный наружный каркас 22 манжеты обжатия 1, внутренний слой 23 (на фиг.1 - не представлен) манжеты обжатия 1.

Заявляемый стимулятор венозного потока оснащен датчиком автоматического включения источника баровоздействия при внезапном нарастании аэродинамических перегрузок, схема которого представлена на фиг.2.

Датчик содержит: ушной фиксатор 1, наружную оболочку 2, корпус датчика 3, грузовой эталон 4, эталонную пружину 5, аккумуляторы 6а, 6б, размыкатель цепи включения 7 источника баровоздействия, канал для провода 8 к источнику баровоздействия, замыкательный контакт 9, кнопка ручного выключения цепи 10, смотровая (рабочая) застежка 11 наружной оболочки 2 датчика автоматического включения источника баровоздействия.

Техническим результатом заявляемого устройства является восстановление естественного в наземных условиях направления оттока венозной крови от головы и по венам шеи (кардиопетально).

Техническая задача решается тем, что в известном стимуляторе венозного потока, содержащем манжеты, соединенные системой периодической подачи перемежающего давления, и механизм регулирования давления, он дополнительно снабжен датчиком автоматического включения источника баровоздействия при внезапном нарастании гравитационных перегрузок, датчиком ритма дыхания пользователя, причем оба датчика электрически связаны с управляющим микропроцессором, при этом механизм регулирования давления содержит кнопки ручного изменения ритмов подачи перемежающего давления в манжетах по субъективным ощущениям.

Заявляемый стимулятор венозного потока работает следующим образом: в наземных условиях (на ортостатическом столе) или в космосе при появлении субъективных признаков нарушения венозного оттока из полости черепа (боли, тошнота, иллюзия переворачивания или подвешивания вниз головой, чувство тяжести или другие симптомы «weightlessness») на шею накладывают многокамерную манжету обжатия 1 и регуляторы обхвата шеи по ее индивидуальному типоразмеру 2 вместе подмышечными лямками-фиксаторами 3, подгоняют манжету 1 по типоразмеру шеи космонавта так, чтобы задние края верхних камер 4 правой и левой сторон манжеты 1 расположились за сосцевидным отростком черепа 5, а передний край достигал сонного треугольника шеи 6, плотно прилегая снаружи к углу нижней челюсти 7. При этом расположенная ниже верхней камеры 4 основная и самая крупная вакуум-банка 8 многокамерной манжеты обжатия 1 оказывается прижатой к коже сонного треугольника шеи 6 - проекция на кожу шеи сино-каротидной зоны и покрывающих ее снаружи основных притоков внутренней яремной вены - и занижнечелюстной области 9 - проекция на кожу занижнечелюстного венозного сплетения - истоков наружной яремной вены, - а задним краем вакуум-банка 8 покрывает проекцию на кожу засосцевидного венозного сплетения 10 и истоков глубоких шейных вен. При этом нижерасположенные более узкие камеры 11, 12, 13 манжеты обжатия 1 окажутся расположенными косо-поперек линии: сосцевидный отросток 5 и яремная вырезка грудины 14, что соответствует проекции внутренней яремной вены и других магистральных вен, отводящих кровь от головы в систему верхней полой вены. После наложения манжеты обжатия 1 соединяют пакет пневмошлангов 15, отдельных для каждой из камер манжеты 1, но общих для одноименных камер 4, 8, 11, 12, 13 левой и правой сторон манжеты 1 с источником баровоздействия 16, например с портативным пульсирующим насосом, электромеханическим преобразователем в виде диафрагменного насоса, сервомотором или микрокомпрессором, способным чередовать импульсы положительного и отрицательного давления заданной программным устройством длительности и интенсивности. При этом водитель ритма 17 источника баровоздействия 16 синхронизируют с датчиком ритма дыхания 18 космонавта, устанавливаемым на передней поверхности грудной стенки между подмышечными лямками-фиксаторами 3 манжеты обжатия 1. Пробными движениями головы определяют комфортность прилегания к коже мягких краевых прокладок (например, из пенополиуретана), расположенных на внутренней поверхности ригидного наружного каркаса (например, из плотной кожи) манжеты обжатия.

Датчик автоматического включения верхним (краниальным) концом крепится к ушной раковине, а нижним (кардиальным) размещается на наружной оболочке 22 шейной манжеты обжатия 1. Датчик устанавливается вертикально, соответственно направлению земного притяжения в направлении голова-ноги, то есть верхней кнопкой 10 краниально. При этом грузовой эталон 4 на подпружиненной основе 5 получает отрицательный заряд от аккумулятора 6а. При этом пружина 5 грузового эталона 4 откалибрована на натяжение (например, в 2g) в направлении ноги-голова. При возникновении ускорения, противоположного земному оттоку крови от головы к сердцу, например интенсивностью более 2g, грузовой эталон 4 под его воздействием смещается краниально и замыкает контакт 9, имеющим заряд «+» от аккумулятора 66. При этом автоматически замыкается цепь включения баровоздействия на камеры манжеты обжатия, что способствует началу активной аспирации венозной крови от паракраниальных венозных сплетений в сторону верхней полой вены. Активное волевое (через мягкую оболочку) утопление кнопки 10 разъединяет пластиной 7 цепь 8 включения источника бароимпульсации.

В структуре механизма автоматического включения источника баровоздействия (фиг.2) использован принцип работы вестибулярного оттолитового аппарата ракообразных: изменение положения кварцевой песчинки на нервном волокне дает нервный импульс - информацию о пространственном смещении.

Заявляемый стимулятор венозного потока действует следующим образом: после подгонки манжеты обжатия 1 по типоразмеру шеи пользователя устройством (как указано выше) во все камеры 4, 8, 11, 12, 13 манжеты 1 через шланги 15 от источника баровоздействия 16 подается слабоотрицательное давление. При этом загорается зеленая сигнальная лампа (на фиг.2 не показана) на водителе ритма управляющего микропроцессора 17. Заявляемый стимулятор венозного потока готов к работе.

Первый такт - всасывание: в камеры 4 и 8 одновременно подается отрицательное давление (подбирается индивидуально от минус 60 до минус 120 мм рт.ст.), при этом давление в камерах 11, 12, 13 остается исходным.

Второй такт - эвакуация: в камеру 4, а затем последовательно «бегущей волной» в камеры 8 11 12 13 с интервалом 0,5-1,0 секунду подается положительное давление (например, плюс 20 мм рт.ст.), что воспроизводит перистальтическое выдавливание венозной крови по магистральным венам шеи сверху вниз (от сосцевидного отростка черепа к яремной вырезке грудины) в направлении истоков верхней полой вены.

После кратковременной подачи положительного баровоздействия давление в каждой камере микропроцессор меняет на исходное. Ритмика баровоздействия подбирается индивидуально по субъективным ощущениям. При этом механизм регулирования давления через управляющий микропроцессор 17 имеет пульт ручного регулирования (на фиг.2 не указан) ритма бегущей волны давления в зависимости от субъективных ощущений пользователя. Приоритетным условием является ее согласование с ритмом дыхания. Для этого датчик ритма дыхания 19 электрически связан через управляющий микропроцессор 17 с источником баровоздействия 16.

В условиях резкого или внезапного нарастания аэродинамических перегрузок (g) в направлении ноги-голова (это неизбежно сопровождается переполнением кровью внутричерепных венозных коллекторов, паракраниальных венозных сплетений и магистральных вен шеи) в устройстве срабатывает датчик автоматического включения 20 источника баровоздействия 16. Механизм срабатывания (см. фиг.2) состоит в смещении под действием ускорения (g) грузового эталона 4 в направлении действия ускорения, его контакте с пластинами 9 и замыкании цепи 8 включения источника баровоздействия 16. По окончании воздействия избыточного ускорения (g) пружина 5 размыкает цепь 8. Волевым решением пользователь устройства имеет возможность отключить устройство путем нажатия на кнопку 10. При этом размыкатель цепи 7 «утопит» подпружиненный грузовой эталон 4 и разомкнет цепь 8 автоматического включения устройства.

Таким образом, заявляемое техническое устройство позволяет стимулировать венозный поток от головы к сердцу при любых положениях тела человека, в том числе тогда, когда отсутствует сила земного притяжения, способствующего потоку венозной крови от головы, например, в положении «вниз головой» или в невесомости.