СПОСОБ СВЕТОВОЙ ТЕРАПИИ Российский патент 1998 года по МПК A61N5/06 

Способ относится к физиотерапии, лучевой терапии и может быть использован при профилактике и лечении ряда заболеваний человека и животных.

Известен способ облучения крови ультрафиолетовым (УФ) излучением (см.Сб. трудов "Механизмы влияния облученной УФ-лучами крови на организм человека и животных". - Л.: Наука, 1986 г.), при котором кровь первоначально отбирают у пациента в кварцевую кювету (в объеме 1 мл на 1 кг веса пациента), затем облучают ее (кварцевым) УФ-излучением в течение 10-20 мин, а затем направляют обратно в кровеносную систему пациента. Недостатками такого способа являются необходимость отбора крови и облучения ее вне организма, болезненность и сложность процедуры, опасность внесения инфекции (связанные с этим трудности стерилизации), малая производительность.

Актуальной проблемой является обеспечение возможности облучения крови световым, в частности, УФ-излучением непосредственно в организме человека (in vivo), т. е. без реинфузии крови и связанных с этим трудностей и опасностей. Известные способы облучения лазерным излучением через световод, введенный в кровеносный сосуд, не решают эту проблему, т.к. обладают теми же недостатками: нарушение целостности кожного покрова и кровеносного сосуда, связанное с болезненностью и опасностью внесения инфекции; сложность -низкая производительность.

Хорошо известен положительный эффект общих и местных световых ванн как способ профилактики и лечения ряда заболеваний (см., например, Физиотерапевтический справочник. Под ред. Сосина И.Н. - Киев, 1978). Однако при этом излучение не проникает в кровь, т.к. практически полностью поглощается кожей, слоем в 1-2 мм (см. Соколов М.В.Прикладная биофотометрия.-М.: Наука, 1982). При увеличении интенсивности облучения возникает опасность ожогов на коже пациента, причем образующаяся эритема увеличивает поглощение излучения. Известен способ световой терапии (Бухман, 1923 г., Гелиотехника, N 2, 1980, с. 37-38), при котором облучение поверхности тела пациента осуществляют концентрированным солнечным светом с частотой 2 Гц и длительностью импульса 0,5 с. Существенные признаки способа-прототипа: облучают пациента импульсами света, свет концентрированный, солнечный, спектральный диапазон длин волн более 400 нм, длительность импульсов 0,5 с, частота 2 Гц. Первый признак является общим с заявляемым способом. Недостатки способа-прототипа: нет практически УФ-составляющей спектра, т.к. наземное солнечное излучение практически не содержит УФ-излучения с длиной волны короче 350 нм, а зеркало Бухмана с внутренним отражением даже короче 400 нм, в то время как наиболее активным для облучения крови является диапазон 250-380 нм (см. 1-ю ссылку); не исключено отрицательное действие теплового эффекта концентрированного солнечного света (температура в пятне может достигать 200^oC); невысокий терапевтический эффект вследствие незначительного проникновения излучения в подкожные слои: существенное ограничение по тепловому воздействию при указанных режимах вносит ограничение по интенсивности излучения в течение времени, которое было бы достаточно для создания требуемой дозы облучения крови. При указанных режимах облучения на коже возникает эритема, которая еще более препятствует проникновению излучения через кожу. К недостаткам способа можно также отнести ограниченность применения, громоздкость, зависимость от погоды.

Цель предлагаемого способа - расширение функциональных возможностей, повышение эффективности, оперативности, безопасности путем облучения крови световым излучением, в частности ультрафиолетовым, непосредственно в кровеносных сосудах, через кожу.

Поставленная цель достигается тем, что облучение поверхности тела пациента проводят световыми импульсами, длительность которых не менее 10^-8 с и не более 10^-2 с. В частном случае облучение проводят в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне длин волн 250-400 нм, причем количество импульсов облучения определяют по формуле

где
H_H(Δλ) - эталонная экспозиционная доза облучения крови вне организма в диапазоне Δλ, при которой достигается терапевтический эффект;
пропускание среды - интегральный коэффициент пропускания кожи, тканей, стенок сосудов;
облученность, создаваемая импульсным излучателем на поверхности тела в диапазоне Δλ;
t′u

длительность импульса излучения (на уровне 0,35 от амплитуды).

В другом частном случае одновременно с импульсом облучения осуществляют механическое сдавливающее воздействие на облучаемый участок в направлении облучения с усилием 0,3-0,6 кг/см², прекращаемое по окончании импульса.

Достижение поставленной цели обусловлено тем, что импульсное световое облучение при указанных режимах позволяет проводить облучение глубоких областей организма, в частности облучение крови непосредственно в сосудах. Это объясняется тем, что при длительности светового импульса t′u

меньше 10^-2, с одной стороны, не успевает произойти реакция пигментирующих молекул в составе клеток кожи, которые при непрерывном облучении и при t′u больше 10^-2 с обычно экранируют излучение вследствие фотохромных реакций. С другой стороны, при τ′u меньше 10^-2с практически не происходит термического воздействия на кожу, вследствие чего возможно облучение потоком очень высокой интенсивности - на несколько порядков более высоким, чем при непрерывном облучении. Оба названных эффекта обусловливают возможность увеличения глубины проникновения светового, в том числе и УФ-излучения через кожу и стенки кровеносных сосудов. Например, для импульсной ксеноновой лампы ИФК-150 в диапазоне 250 - 400 нм на площадке 100•100 мм² при длительности импульса 10^-3 с облученность составляет 1,55•10⁴ Вт/м² (см. Дойников А.С.Спектральные характеристики излучения трубчатых ксеноновых импульсных и дуговых ламп.-М.: ЦНИИ "Электроника", 1973). Достаточно величины суммарного пропускания кожи и стенки кровеносного сосуда всего 0,0002 (т.е. 0,02%), чтобы воспроизвести на крови такую же облученность в указанном спектральном диапазоне, как и при непрерывном облучении (3 Вт/м²) на установке типа "Изольда"-см. ссылку N 1-, при которой достигается терапевтический эффект при инвазивном (непрерывном) методе облучения. Следует отметить, что пропускание света кожей, определенное в ряде источников (см., например, Соколов М.В. Прикладная биофотометрия), измерялось для непрерывного излучения. В этом случае излучение при пропускании кожи на уровне 1% практически зарегистрировать не возможно - слишком мала интенсивность на выходе из кожи, а использовать более мощный источник постоянного УФ-излучения нельзя из-за ожога. Отсюда следует, что нельзя безоговорочно пользоваться известными данными о глубине проникновения под кожу светового ,в частности УФ- излучения, т.к. для импульсного излучения при t′u меньше 10^-2 с глубина проникновения существенно больше, т.к., во первых, прозрачность кожи выше, а, во-вторых, допустимые уровни облученности в тысячи раз выше (т.к. при этом безвредны - не создают эритемы). Эти обстоятельства (эффект) и создают условия для подкожного облучения крови в оптическом (и УФ-) диапазоне in vivo.

Граничное значение длительности импульса 10^-8с определяет минимальный промежуток времени, за который успевает произойти фотореакция в крови с образованием активных ее составляющих (т.е. время, за которое происходит фотоионизация внешних электронных оболочек). Облучение в УФ-диапазоне длин волн 250 - 400 нм при указанных режимах позволяет проводить гемотерапию УФ-излучением непосредственно в организме (in vivo) аналогично тому, как это осуществляют в кювете установки "Изольда" по способу-аналогу. При этом обеспечивается доза облучения крови, равная дозе УФ-облучения в кювете, чем достигается тот же терапевтический эффект, что и по способу- аналогу (см. ссылку N1). Например, на установке "Изольда-73мД" доза облучения в УФ-диапазоне крови в кювете составляет 32 Дж/м². Экспозиционная доза в общем случае определяется из формулы
H_H(Δλ) = E_H(Δλ)t, (1)
где
E_H(Δλ) - облученность в спектральном диапазоне Δλ;
t - время облучения.

В случае импульсного излучения доза определяется из формулы

где
t′u

- длительность импульса (на уровне 0,35 от амплитуды).

Суммарная доза при импульсном облучении равна
H∑u(Δλ)

= k_uH_u(Δλ), (3)
или с учетом пропускания среды τ_c(Δλ) (пропускание кожи, тканей, сосудов)
H∑u(Δλ) = τ_c(Δλ)k_uE_u(Δλ)t′u, (4)
Приравняв выражения 1 и 4, получим для количества импульсов K_и
k_u = H_H(Δλ)/τ_c(Δλ)E_u(Δλ)t′u, (5)
Одну и ту же дозу можно получить при различных сочетаниях величин, входящих в формулу 5. Так, при изменении в пределах 10^-2oC 10^-8 с диапазон изменения облученности составит от 3•10^-2 до 10¹² Вт/м², а K_и будет изменяться от 200 до 1. Из литературы (см. Соколов М.В.), а также из эксперимента известно, что пропускание τ_c(Δλ) в спектральном диапазоне 250-450 нм составляет величину в пределах 0,001-0,01. В качестве примера определим K_и для лампы ИФК-150 при длительности импульса t'₄, равном 5•10^-3 с, и облученности и УФ-области 1,55•10⁴Вт/м², полагая τ_c(Δλ) равным 0,005- из (5) получим:
K_и = 32/5•10^-3•1,55•10⁴ •5•10^-3 = 83,
т. е. получения кровью в организме по описанному способу той же терапевтически значимой дозы, что и кровью в кювете на установке "Изольда", необходимо воспроизвести 83 импульса.

Интервал T_и между импульсами на величину дозы влияния не оказывает и зависит от инерционных свойств лампы, схемы включения, режима работы. T_и может составлять от 0,01 до 20 с. Следовательно, максимальное время процедуры по описываемому способу около 30 мин. Среднее значение T_и равно 6-10 с, а отсюда средняя длительность процедуры 8-15 мин, что значительно меньше, чем для аналога (на установке "Изольда" время собственно процедуры составляет около 20 мин), но время ее подготовки достигает 30-40 мин, т.е. в сумме около 1 ч, кроме того, необходимо время на стерилизацию, отдых пациента после процедуры, подготовку физраствора и т.д.

Осуществление сдавливания облучаемого участка тела одновременно с импульсом облучения обеспечивает более глубокое проникновение светового излучения вследствие уменьшения потерь на рассеяние в рыхлых тканях (то же можно получить на поролоне). Нижний порог эффекта 0,3 кг/см², а ограничением для силы давления является усилие, при котором наступает пережатие кровеносного сосуда - у пациента наступают болевые ощущения - 0,6 кг/см². Применение сдавливания позволяет работать при меньших величинах облученности, меньшей мощности источника света, увеличить локализацию облучения. Облучение целесообразно проводить в местах прохождения артерий, но при этом защищенных обычно от солнца (непигментированных), таких, как внутренняя поверхность плеча, паховая область и др.

Способ поясняется рисунком, где обозначено: 1 - источник излучения, 2 - светофильтр, 3 - участок поверхности тела, 4 - кровеносный сосуд, P - внешнее усилие. В варианте а облучается сравнительно большой участок поверхности тела, а по варианту б показано применение "светового шприца" - импульсное облучение с одновременным нажатием с усилием P. Способ прост в осуществлении: источник 1 располагают на определенном расстоянии от поверхности тела (или вплотную к поверхности) - расстояние определяют, исходя из требуемой облученности и размера облучаемой площадки. Направляют источник 1 со светофильтрами 2 на облучаемый участок 3 и включают источник нажатием кнопки. Через интервал 0,01 - 20 с производят последующее нажатие кнопки. Включение источника повторяют K_и раз, при котором обеспечивается заранее определенная доза облучения (из формулы 5). Процедура длится около 10 мин.

Проведены экспериментальные исследования способа на животных (крысах, крупном рогатом скоте, свиньях). Исследования ведутся с 1985 г., а также в течение нескольких лет клинические испытания (см. акт, заключение). В качестве источника излучения использовалась импульсная ксеноновая лампа ИФК-150 со светофильтром УФС-5 толщиной 5 мм.

Длительность импульса составляла величины: 5•10^-3 и 10^-3 с. Облучалась внутренняя поверхность плеча. Лампа располагалась на расстоянии 0 - 100 мм, размер светового пятна составлял 100•100 мм². Анализ результатов показал, что при определенных дозах облучения возможно получить такой же эффект по 32 основным показателям крови (включая иммунологические показатели), как и при облучении крови в кювете (вне организма) УФ-излучением (см. тезисы доклада).

Таким образом, достижение положительного эффекта подтверждено экспериментально. По описываемому способу уже изле+чено несколько десятков больных на кафедре Кубанского медицинского института - ныне академии (кафедра госпитальной хирургии). Доказано иммунностимулирующее действие облучения по предложенному способу (впервые способ был оформлен в виде заявки в 1985 году, однако был отклонен из-за отсутствия экспериментальной проверки).

Несомненны преимущества предложенного способа: нет необходимости извлечения крови, что связано с опасностью заражения и пр. - способ стерилен, прост, оперативен, доступен как в клинике, так и индивидуально, устройство для его осуществления могут быть как стационарными, так и портативными ("карманными"). Поскольку действие УФ-облучения крови подобно действию иммунного модулятора, то спектр заболеваний, при которых способ может найти применение достаточно обширен, - он адекватен рекомендациям, данным в книге по ссылке N 1 (и как показывает практика, даже еще шире).

Способ световой терапии предназначен для лечения и профилактики ряда заболеваний человека и животных. Предложенный способ световой терапии осуществляется в широком спектральном диапазоне, в частности в УФ-диапазоне длин волн 250 - 400 нм. Способ заключается в импульсном облучении поверхности тела пациента при длительности импульсов не менее 10^-3 с и не более 10^-2с. Одновременно облучаемый участок подвергают механическому воздействию. В способе существует зависимость между длительностью импульсов и их количеством. Кровь через кожу получает такую же терапевтически значимую дозу облучения, как и при непрерывном ее облучении вне организма. Предложенный способ позволяет обеспечить (по сравнению с аналогами) расширение функциональных возможностей, повышение эффективности, оперативности, безопастности лечения путем облучения крови световым излучением, в частности ультрафиолетовым, непосредственно в сосудах, через кожу. Способ обладает безопасностью, простотой и может быть применен как в клинике, так и индивидуально в любых условиях. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

\ \ \1 1. Способ световой терапии, заключающийся в облучении поверхности тела пациента импульсами света, отличающийся тем, что облучение проводят импульсами, длительность которых не менее 10<M^>-8<D> и не более 10<M^>-2<D> с. \ \\2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение проводят в ультрафиолетовом диапазоне длин волн $$$, причем количество импульсов облучения определяют из формулы \\\6 $$$ \\\1 или приближенно из формулы \\\6 $$$ \\\1 где $$$ "эталонная" экспозиционная доза облучения крови вне организма в спектральном диапазоне $$$, при которой достигается терапевтический эффект; \ \ \ 4 $$$ - пропускание среды - интегральный коэффициент пропускания кожи, тканей, стенок сосудов; \\\4 $$$ облученность, создаваемая импульсным излучением на поверхности тела в спектральном диапазоне $$$ \\\4 t'<Mv>и<D> - длительность импульса излучения (на уровне 0,35 от амплитуды). \\\2 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с импульсным облучением осуществляют кратковременное механическое сдавливающее воздействие на облучаемый участок в направлении облучения с усилием 0,3 - 0,6 кг/см<M^>2<D>, прекращаемое по окончании импульса.