Изобретение относится к медицине, в частности к физиотерапии и косметологии, и касается терапевтического воздействия светом на различные зоны организма, включая влияния на различные физиологические процессы, в том числе ответственные за регуляции веса организма.
Предшествующий уровень техники.
Известны методы и устройства для светотерапевтического воздействия на различные области тела человека для лечения различных патологий [1]. В известных терапевтических методах и устройствах используются источники оптического излучения, например, в виде лазеров или светодиодов, соединенные с блоками питания [1, стр.70-82]. Источники излучения, как правило, размещаются в торцевой части выносных насадок или соединены с оптическими световодами, через которые излучение направляется на биообъект. Практикуется также использование нескольких лазеров или узкополосных источников в виде светодиодов с длинами волн излучения, лежащих в спектральном диапазоне от 0,25 мкм до 3 мкм. Источники излучения работают как в непрерывном режиме, так в импульсном в широком диапазоне частот и скважности. Такие источники света используются для различных медицинских и косметологических целей, в том числе за счет активации различных метаболических процессов в организме [1].
Недостатком подобных методов и устройств применительно к поставленной задаче фотокоррекции веса является трудность одновременного облучения светом протяженных и отдельно расположенных зон на теле человека, например, с повышенным содержанием жировой ткани или зон, ответственных за обмен жира в организме. Примером могут служить области локализации так называемой коричневой жировой ткани, ответственной за процесс термогенеза, заключающийся в генерации тепла за счет использования жировых запасов организма. Такие зоны расположены в районе лопаток, позвоночника, мышц шеи, брюшного пресса и почек. Наибольшие проблемы возникают при сложной пространственной геометрии подобных зон или при их расположении, например, с различных сторон биообъекта, что характерно, в частности, при облучении конечностей или всего тела в районе талии. В результате в аналоге для облучения пространственно-протяженных зон требуется перемещение источника излучения от одной зоны к другой, что требует много времени и не достигает желаемого эффекта в силу облучения различных зон в различные моменты времени.
Определенное исключение указанных недостатков, т.е. повышение эффективности облучения пространственно-протяженных зон сложной геометрии, достигнуто в устройстве, описанном в патенте 2145247 [2], который берется за прототип. Это устройство представляет матрицу множества источников излучения, размещенных на подложке с формой рабочей поверхности, подобной форме пространственно протяженной патологической зоны. В качестве источников излучения предложено использовать различные источники, включая лампы со светофильтрами, лазеры и матрицы сверхъярких светодиодов.
Однако это изобретение не удовлетворяют полностью задаче фоторегуляции веса. В нем заявлено только устройство и поэтому отсутствует описание метода применения для фоторегуляции веса. Отсутствуют также рекомендации и критерии для выбора параметров источников излучения, удовлетворяющих поставленной задаче. Недостатком прототипа является трудность селективного облучения одновременно нескольких отдельно расположенных протяженных зон, связанных с областями повышенного содержания жира, так как заявлены лишь одна подложка с источниками сложной геометрии. Использование одной большой матрицы для этого может привести к нежелательному облучению тканей с нормальным содержанием жира, что может увеличить общую нагрузку на организм, снизить общий положительный эффект и привести к нежелательным побочным эффектам, например, в виде общего повышения температуры и усиления микроциркуляции по всему организму.
Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных недостатков, то есть реализация метода, позволяющего обеспечить эффективную регуляцию веса пациента.
Поставленная цель достигается путем воздействия на организм излучением оптического диапазона от ренгеновского до радиоволнового как когерентным, так и некогерентным с использованием естественных или искусственных источников излучения. Воздействие направляется на пространственно-протяженные зоны организма, имеющие повышенное содержание жировой ткани и/или функционально связанные с системой регуляции жира в организме. Спектральные параметры воздействия выбираются в области относительной прозрачности кожи и относительно большого поглощения жировыми тканями. Поставленным требованиям удовлетворяет ближний инфракрасный диапазон примерно 700-1100 нм, где глубина проникновения распространения света вглубь биоткани достигает 10-25 мм, и в то же время проявляются полосы поглощения жира начиная с длин волн 870-900 нм и выше, включая полосу вблизи 920 нм. Оптическое воздействие обеспечивает за счет одного или одновременно нескольких фотохимических, фототермических, фотоакустических и фотодинамических эффектов преобразование жира в другие биохимические соединения, легко выводимые из организма тем или иным способом. Указанные эффекты могут привести также к инактивации процессов, ответственных за чувство голода. Другим следствием оптического воздействия является активация процессов, ответственных за чувство сытости. И наконец, возможна оптическая инактивация процессов усвоения жира в желудке во время непосредственного переваривания поступающей в организм пищи.
Один из предлагаемых способов заключается в использовании излучения инфракрасного диапазона для нагрева жировой ткани одновременно по всей площади ее залегания с одновременным охлаждением кожи по всей области воздействия. Предусмотрено также кратковременное охлаждение вплоть до достижения низких криотемперартур с помощью соответствующей криогенной техники. Предлагается также предварительный режим охлаждения поверхности тела в местах скопления жировой ткани или по всей поверхности до температуры, обеспечивающей активацию процессов термогенезиса, то есть до температур в диапазоне 5-15oС.
Предлагается использовать фотодинамический эффект путем введения внутрь организма одного или нескольких фотосенсибилизаторов, в том числе в качестве пищевых добавок. Предлагаются различные способы введения: внутривенное, или локальное транскутанное, или парентеральное. В последнем случае фотосенсибилизатор вводится внутрь организма как отдельно, так и в составе различных пищевых продуктов искусственного, или растительного, или животного происхождения. Выбор фотосенсибилизатора обусловлен его свойством селективно накапливаться в жировой ткани. После достижения этого эффекта, занимающего определенное время, осуществляется облучение жировой ткани оптическим излучением с длиной волны, совпадающей с полосой поглощения используемого фотосенсибилизатора. Последующий фотодинамический эффект обеспечивает окислительные процессы, способствующие химическому преобразованию жировых клеток.
При локальном введение диффузия фотосенсибилизатора в жировую ткань может ускоряться за счет методов фонофореза, ионофореза, электрофореза, фотофореза фотоакустических эффектов или их различных комбинаций. Дополнительно могут вводиться также различные мази, растворы лекарств или другие биологически активные вещества (БАВ), которые также способствуют удалению жира, в том числе и за счет его дополнительного разогрева.
Параметры излучения предлагается выбирать таким образом, чтобы обеспечивать активацию биологически активных веществ (БАВ), ответственных за процессы обмена жира, в частности лептина, а также серотонина, ответственного за чувство сытости. Последнее достигается на основе фотохимической фотоинактивации ферментов, ингибирующих биосинтез триптофана, из которого формируются отмеченные БАВ.
Оптическое воздействие может включать в себя в различных комбинациях надкожное, внутривенное или экстракорпоральное облучение крови или ее отдельных компонентов, обеспечивающих ингибирование производства биохимических продуктов, ответственных за чувство голода.
Облучение жировой ткани осуществляется минимально-инвазивным способом путем ведения в скопления жира тонких игл с оптическим волокном внутри или поджатием оптического наконечника.
Воздействие может направляться на мозг в гипоталамическую область с целью блокирования формирования биосигналов, формирующих ощущение голода. Излучение может направляться также на сетчатку глаза для формирования в мозгу сигналов, блокирующих чувство голода.
Дополнительно предлагается осуществлять комбинированное воздействие на биобъект одновременно несколькими физическими факторами, прикладываемыми в местах скопления жира в виде оптического излучениями с различными длинами волн, включая комбинацию излучений инфракрасного и красного спектральных диапазонов, ультразвука, электростимуляции, температуры и давления. Область жира охватывается также эластичной прокладкой, по крайней мере, частично пропускающей используемое излучение. Она выполняет функции механического фактора, в том числе в комбинации с ее нагревом или охлаждением. Действие различных факторов осуществляют последовательно во времени друг за другом или одновременно во времени. Предусматривается также временная задержка действия различных факторов относительно друг друга, определяемая по максимуму достигаемого эффекта удаления жира. Излучение направляется в область желудка и двенадцатиперстной кишки как чрескожно, так и эндоскопически, включая использование заглатываемой перед едой автономной капсулы с оптическими источниками для активации выработки в желудке различных БАВ, включая холецистокинин, несущих информацию в мозг о сытости. Другим эффектом является инактивация фермента липазы, ответственной за расщепление жиров.
Один из механизмов оптического действия заключается в селективном воздействии на энергетические мишени-митохондрии с целью ускорения окисления жирных кислот. Другой областью оптического воздействия являются области залегания коричневой жировой ткани между лопатками, вдоль позвоночника, мышцы шеи, брюшного пресса и поверхности тела в районе почек. Целью такого воздействия является активация процессов термогенезиса. Предлагается также комбинация оптического воздействия с вакуумной терапией для усиления притока крови с последующим облучением светом крови. Один из вариантов комбинированного воздействия заключается в использовании оптического излучения совместно с лекарственными или химическими препаратами. Оптическое воздействие на организм осуществляют в одних случаях до введения в него препаратов или на сами препараты, соответственно, до их введения. В других случаях это осуществляется после введения указанных препаратов в организм. Временная задержка между облучением препарата до его введения в организм или введением препарата и последующим облучением биообъекта определяется по максимуму достижения положительного эффекта удаления жира.
В данном методе используются источники оптического воздействия, соединенные с соответствующими блоками питания и блоками управления. Источники зафиксированы в пространстве так, чтобы обеспечивать облучение пространственно-протяженных зон организма, имеющих повышенное содержание жировой ткани и/или функционально связанных с системой регуляции жира в организме. Параметры источников выбраны таким образом, чтобы обеспечивать оптически индуцированное преобразование жира в другие биохимические соединения, выводимые из организма, или/и инактивацию процессов, ответственных за чувство голода, или/и активацию процессов, ответственных за чувство сытости, и/или инактивацию процессов усвоения жира в желудке во время переваривания поступающей в организм пищи.
В качестве источников используется матрица мощных инфракрасных источников в виде лазеров или сверхъярких светодиодов, а между этими источниками и поверхностью облучаемой кожи введена матрица оптически прозрачных охлаждающих кожу устройств, находящихся в контакте с кожей. В качестве охлаждающих устройств используются элементы Пельтье, совмещенные с оптическими пластинами, которые поджимаются к кожному покрову, или пластины в каналами, в которых циркулирует охлаждающая жидкость.
Дополнительно вводятся различные физиотерапевтические методы и соответствующие модули для обеспечения вибрации, и/или электростимуляции, и/или ультразвука. Предусмотрено также использование оптических источников с различными длинами волн, включая инфракрасный и красный спектральные диапазоны одновременно для ускорения общих процессов метаболизма и процессов термогенезиса. Возможно использование также модулей, обеспечивающих изменение температуры. Другое решение заключается в охвате жировых отложений эластичной прокладкой, по крайней мере частично пропускающей используемое излучение. Перечисленные модули могут работать по отдельности или в различных сочетаниях, причем действие отдельных модулей осуществляют последовательно во времени друг за другом, или одновременно во времени, или с временной задержкой относительно друг друга, определяемой по максимуму достигаемого эффекта удаления жира.
Вводятся также дополнительно оптические наконечники и/или тонкие иглы с оптическим волокном внутри, которые поджимаются или вводятся в области скопления жира. На эти элементы могут также накладываться ультразвуковые колебания.
Предлагается использовать матрицу оптических источников, охватывающих области вокруг головы, включая лобовую и височную зоны. Излучение от них направляют на мозг в гипоталамической области с целью блокирования формирования биосигналов, формирующих ощущение голода.
Матрица источников излучения встраивается в очковую оправу и/или накладывается на стекла этих очков. При этом длины волн выбраны таким образом, чтобы стимулировать в сетчатке глаза через механизм зрения формирование в мозгу сигналов, блокирующих чувство голода.
Матрица источников излучения может быть зафиксирована в области живота или двенадцатиперстной кишки для активации выработки в желудке холецистокинина, несущего информацию в мозг о сытости, или инактивации ферментов, ответственных за переваривание пищи.
Дополнительно используется метод вакуумной терапии в виде оптически прозрачного колпака, соединенного с системой создания локальной декомпрессии с пристыкованными к внешней поверхности оптическими источниками. Такой модуль прикладывается в области скопления жировых отложений.
Дополнительно вводится метод механического массажа в виде кушетки с изменяющимся углом наклона, состоящей из двух рам. Одна из них внешняя, неподвижная, на которой размещается пациент. Другая внутренняя с вращающимися роликами на нескольких осях, расположенных параллельно поверхности рамок. Она приводится в возвратно-поступательное движение относительно внешней рамы. Сверху на кушетку наложена матрица источников излучения в виде полуцилиндра, опирающегося основанием на кушетку, причем источники размещены на внутренней поверхности цилиндра, обращенной к пациенту.
Предлагается введение метода механического массажа, реализуемого с помощью роликов в комбинации устройства декомпрессии, обеспечивающих вытягивание жира и источников излучения, обеспечивающих оптическое облучение вытянутой таким образом более тонкой прослойки жира.
В другом исполнении источники излучения встроены в различные предметы повседневного обихода человека, включая одежду, соприкасающуюся с поверхностью тела человека, подушки, матрас, одеяло, стены ванной, элементы стульев, сидений в машинах, поездах и т.п.
Одной из модификаций метода является его реализация с помощью одеяла и матраса, в которые одновременно встроены инфракрасные источники излучения для прогрева жировых отложений и элементов охлаждения, соприкасающиеся с поверхностью тела. При этом часть поверхности матраса выполнена оптически прозрачной, а охлаждение осуществляется как элементами Пельтье, так и проточной холодной водой.
Благодаря перечисленным признакам предлагаемый метод выгодно отличается от всех известных методов и устройств. Одним из отличительных признаков является оптическое воздействие одновременно на все пространственно протяженные области повышенного содержания жира, что раньше не было достигнуто. Достоинством предлагаемого изобретения является комплексный характер оптического воздействия с использованием различных механизмов удаления излишков жира.
Одним из главных воздействий является тепловое воздействие с использованием инфракрасных источников излучения, обеспечивающих нагрев жировой ткани до температур, при которых происходит фотототермическое преобразование жира в растворимые соединения, легко выводимые из организма. Величина необходимых температур лежит в диапазоне от 40 до 80oС. При относительно низких температурах происходит усиление метаболизма обмена жира, усиление кровообращения, микроциркуляции лимфы, ускорение энергетических процессов в митохондриях, требующих использование жировых запасов для выработки дополнительной энергии. При более высоких температурах проявляются фазовые переходы и денатурация, результатом которых является как бы тепловое расплавление с переходом в другие соединения (лазерная тепловая липосакция). Дальнейшее удаление этих соединений может происходить естественным образом, в том числе за счет работы иммунной системы, так и искусственно с помощью различных отсасывающих устройств, наподобие тех, которые используются при липосакции. Длина волны излучения выбирается в диапазоне прозрачности кожи и наличия полос поглощения жировой ткани, то есть примерно в диапазоне 900-1100 нм. Интенсивность излучения на поверхности кожи выбирается в диапазоне 0,1-100 Вт/см2. Соответствующее время экспозиции колеблется от десятых секунд до нескольких десятков минут. Количество источников выбирается исходя из размеров облучаемой площади с излишком жировых запасов. В качестве источников излучения могут использоваться мощные лампы, матрицы сверхъярких светодиодов или полупроводниковых лазеров. Подвод излучения к коже может быть как с помощью множества оптических световодов, так и при непосредственном расположении миниатюрных источников вблизи облучаемой поверхности. Режим работы как непрерывный, так и импульсный с частотой повторения отдельных импульсов. Для исключения нежелательного лучевого перегрева поверхности кожи предлагается ее охлаждение с помощью различных систем, включая воздушное охлаждение, в том числе принудительное с использованием нескольких миниатюрных вентиляторов, с помощью проточной воды, поступающей через прозрачные для излучения трубки и каналы. Наиболее радикальным решением является использование охлаждаемых оптически прозрачных пластин, поджимаемых к поверхности кожи. Охлаждение в них может быть с помощью элементов Пельтье или проточной специальной охлаждающей жидкости, например, с использованием фреонов.
Отличительной особенностью предлагаемых охлаждающих систем является размещение их по всей облучаемой поверхности, в то время как в известных системах осуществляется исключительно локальное охлаждение, например при лазерной эпиляции или коагуляции сосудистых патологий.
В предлагаемом изобретении предлагается также комбинация оптического воздействия с другими физиотерапевтическими методами, из которых одним из главных является изменение температуры поверхности тела в области повышенного содержания жира. В частности, предлагается осуществить охлаждение поверхности в местах залегания так называемой коричневой или бурой жировой ткани (поверхность спины в районе лопаток и позвоночника, зона шеи, брюшной поверхности и т.п.). Согласно последним открытиям именно эта ткань является зоной активного метаболизма в первую очередь в тех случаях, когда организму необходимо генерировать тепло. Огромная роль этой ткани у животных, находящихся в период зимней спячки, при охлаждении (термогенез без озноба) и у людей, которые несмотря на потребление большого количества пищи не полнеют. С другой стороны, у людей, страдающих ожирением, бурая жировая ткань выражена незначительно или малоактивна в переработке жира. Идея изобретения заключается в активации метаболизма этой ткани с помощью физических методов, в частности света. Дополнительно к действию света, как указано выше, осуществляется охлаждение кожи до температур ниже 15oС, при которых тепловые рецепторы дают сигналы для включения системы термогенеза. Сочетание активации термогенеза с помощью охлаждения кожи с одновременным прогревом жировой ткани, находящейся на глубине 3-10 мм, позволяет получить синергетический эффект.
Идея сопутствующих методов заключается в световой активации выработки биологически активных веществ, свидетельствующих о чувстве сытости и удовольствия от еды. То есть, образно говоря, вместо еды предлагается "накормить" человека светом, который притупит острое чувство голода. Одним из таких веществ является серотонин, содержание которого при ожирении, при депрессии при бессоннице и других функциональных расстройствах находится на низком уровне. При большом потреблении углеводов начинается усиленная выработка инсулина, который в свою очередь способствует выработке триптофана, поступающего в мозг и активизирующего выработку серотонина, дающего ощущении удовольствия от еды. В отсутствии еды концентрация серотонина падает. Таким образом формируется пагубная зависимость от еды наподобие действия наркотиков, ведущая к перееданию. Для исключения такой зависимости предлагается облучать человека светом как надкожно в местах скопления сосудов, как и путем воздействия на сетчатку с помощью специальных очков с встроенными миниатюрными источниками излучения. Один из наиболее радикальных режимов заключается в экстракорпоральном облучении крови. Один из механизмов фотоактивации выработки серотонина заключается в известных свойствах света по супрессии ферментов, ингибирующих формирование триптофана, из которого образуется серотонин. В крови под действием света образуются соответствующие медиаторы, способствующие проявлению указанных эффектов. Далее фотохимические продукты, в том числе и после темновых реакций, переносятся в мозг. Техническая реализация этой идеи заключается в использовании легких световых матриц, состоящих из множества светодиодов, закрепляемых на поверхности тела в области скопления кровеносных сосудов, в частности вокруг кисти рук и встраиваемых в оправу очков. Для исключения в последнем случае частого раздражения сетчатки излучением видимого диапазона предлагается использовать ближнее инфракрасное излучение, которое обеспечивает получение не менее значимого биологического эффекта благодаря поглощению основными компонентами крови, в частности гемоглобином, в то время как зрительный эффект уже практически не формируется.
Кроме фототермического эффекта, в предлагаемом изобретении предлагается использовать и сопутствующий фотоакустический эффект, заключающийся в формировании акустических волн при тепловом расширении нагреваемых лазером тканей.
Особенно ярко выражен этот эффект при импульсном лазерном воздействии или при высокой частоте повторения лазерных импульсов. Фактически это аналог ультразвукового воздействия, но преимуществом предлагаемого метода является дистанционность воздействия, то есть отсутствие механического контакта с поверхностью тела и возможность гибкого изменения параметров воздействия. Действие фотоакустического эффекта заключается в термофотоакустическом массаже жировых тканей.
Одним из ключевых моментов при оптическом воздействии является обеспечение селективности поглощения излучения в жировых тканей при отсутствии поглощения в окружающей биосреде. Частично этим требованиям, как отмечалось выше, удовлетворяет ближний ИК диапазон. Для увеличения селективности предлагается дополнительно использовать различные поглощающие добавки, вводимые тем или иным способом в жировую ткань. Вводить их можно за счет транскутанной импрегнации, усиленной явлениями фонофореза, электрофореза или фотоакустических эффектов. Другой способ заключается в инжекции этих веществ в жировой слой с помощью различных минимально-инвазивных средств, включая матрицу тонких игл. Инжектировать таким способом можно самые разнообразные вещества, включая фотосенсибилизаторы.
Одним из ключевых способов удаления излишков жира является использование фотодинамического эффекта, который уже нашел эффективное применение в онкологии и при лечение дерматологических и инфекционных заболеваний. В данном изобретении предлагается новое применение этого эффекта для фотодинамического преобразования жировых тканей за счет усиления окислительных процессов, сопровождающих взаимодействие излучения с накопленными в этих тканях фотосенсибилизаторами.
Помимо локального траскутанного введения фотосенсибилизаторов в данном изобретении предлагается его вводить как пищевую добавку или в качестве добавки к обычной пище.
В целом фотодинамический метод коррекции веса заключается в введении фотосенсибилизатора и после временной паузы, определяемой временем его селективного накопления в жировой ткани, облучением этой ткани излучением соответствующей длины волны. Облучение может осуществляться как с помощью обычных ламп со светофильтрами, так и матрицей лазеров или сверхъярких светодиодов. В последнем случае матрица закрепляется на теле и носится пациентом некоторое время, достаточное для проявления фотодинамического эффекта. Подвод питания может быть как с помощью проводов, так и автономным. С точки зрения экономного расхода энергии автономных батарей возможно лонгированное их использование совместно с относительно низкоинтенсивными светодиодами. Одно из технических решений заключается в использовании одеяла или матраса с встроенными источниками излучения.
В результате, снижение веса может происходить во время сна пациента. Таким образом, предлагаемое изобретение предполагает его использование в домашних условиях, а также на работе, во время путешествий и т.п.
Одним из предлагаемых эффектов является использование света для ослабления чувства голода. Один из путей реализации этой идеи заключается в облучении мозга с целью блокирования сигналов, несущих информацию о чувстве голода. Для этого предлагается использовать оптическую матрицу, надеваемую на голову (оптическая шапка). Другое решение заключается в чрескожном облучении с помощью оптической матрицы области желудка и двенадцатиперстной кишки для блокирования сигналов, идущих из желудка в мозг, о чувстве голода. Возможно также заглатывание перед едой миниатюрной капсулы эллипсоидной формы с оптическими источниками внутри и автономным питанием. По мере ее естественного движения по желудку и двенадцатиперстной кишке оптическое излучение за счет фотохимических эффектов будет ингибировать формирование соответствующих нервных сигналов из области желудка. Действие излучения может осуществляться также и во время еды с целью ингибирования процессов усвоения жиров из поступаемой в желудок пищи. Этим же целям служит и облучение крови в различных вариантах, включая чрескожное облучение и экстракорпоральное.
Одним из дополнительных к оптическому воздействию методов является механический массаж. Основной его задачей является ускорение процессов метаболизма обмена жиров.
Дополнительной функцией является вытягивание кожи с излишками жира так, чтобы можно было просветить эту часть излучением с двух сторон с одновременным охлаждением поверхности кожи. Предполагается также дополнительное воздействие ультразвуком на это участок кожи с двух сторон с помощью, например, пьезонасадок.
Наиболее простой и экономичный вариант массажа заключается в использовании нескольких шарообразных наконечников, как минимум трех, расположенных в одной плоскости и скрепленных между собой жесткой механической связью. Эти наконечники могут быть выполнены из любого материала, но предпочтение отдается пластмассам. Массаж путем круговых движений в области скопления жира может осуществляться вручную, например с помощью четвертого наконечника, причем все четыре наконечника пространственно ориентированы в виде тетраэдра. Для лучшего движения по поверхности тела рекомендуется использовать тонкую эластичную прокладку или любой матерчатый материал, пропускающий оптическое излучение. Оптическое излучение может подводиться как с помощью независимых источников, так и непосредственно встроенных в указанные насадки. Возможно совмещение подобных насадок с различными типами вибраторов.
Наиболее радикальным решением является использование для механического массажа специальной кушетки с возвратно поступательным движением и изменяющимся углом наклона. В средней ее части размещаются вращающиеся ролики. При закреплении пациента во внешней больших размеров рамке он периодически подвергается воздействию периодически перемещающимися роликами. Облучение светом может осуществляться как с помощью плоской матрицы источников, размещаемых в пространстве под роликами, так и с помощью матрицы в виде полуцилиндра, опирающегося основанием на кушетку так, чтобы цилиндрическая часть охватывала пациента сверху.
Контроль за весом пациента может осуществляться стандартными способами, включая взвешивание и измерение размеров тела по окружности в различных направлениях. Возможно использование специальной ванны с водой для измерения объема отдельных частей тела, включая объем всего тела путем измерения вытеснения воды при помещении в нее указанных частей. Другое решение заключается в использовании ультразвуковой диагностики. Однако с точки зрения реализации интерактивного контроля во время фотокоррекции веса предлагается использовать магниторезонансную томографию, позволяющую визуализировать структуру и места накопления жира с высоким пространственным разрешением. Очень важным достоинством этого метода является возможность контроля процесса преобразования жира в другие соединения, включая границы оптического воздействия. На томографическом изображении места оптической или комбинированной обработки жировой ткани будут выглядеть в соответствии с программой более светлыми или, наоборот, более темными по сравнению с необлученной тканью. Указанные диагностические средства выполняют по существу роль обратной связи, позволяют корректировать параметры воздействия в ходе комплексной коррекции веса.
Таким образом, в целом основным достоинством предлагаемого изобретения является возможность комплексной и селективной фотокоррекции веса путем одновременного комбинированного воздействия на любые протяженные зоны организма, как непосредственно связанные с повышенной концентрацией жира, так и с зонами, связанными с повышенным метаболизммом и физиологическими процессами, ответственными за обмен жиров в организме с одновременным интерактивным контролем воздействия с помощью различных методов диагностики с акцентом на метод магнитной резонансной томографии. Ни в одном из известных изобретений этого ранее не было достигнуто.
В результате введения различных каналов воздействия и уточнения конкретных механизмов комплексной фотокоррекции веса в данном изобретение впервые появилась возможность количественно установить параметры облучения, включая энергетические дозы, длины волн и их зависимость от площади и количества облучаемых зон, сравнить эффективность облучения различных зон при различных длинах волн и режимах воздействия (непрерывном и импульсном) при различных частотах модуляции и скважности и комбинации различных физических факторов. Особенно перспективным является определение эффективности предлагаемых различных комбинаций света с ультразвуком, температурой и другими факторами физического воздействия, а также с различными лекарствами и фотосенсибилизаторами. Эти методы могут выгодно дополнить друг друга и в комбинации обеспечить существенный синергетический эффект.
Примеры конкретных реализаций метода.
Пример 1 (Лучший вариант). Метод и соответствующее устройство для фототермической обработки жировых отложений. Устройство состоит из отдельных оптических модулей, каждый из которых имеет прямоугольную форму размерами 20 х 50 мм. На этой площади располагается матрица диодных лазеров в количестве 40 штук, каждый из них мощностью 0,5 Вт. Совместно эти лазеры обеспечивают сумарную мощность 20 Вт. Вся поверхность матрицы, обращенной к коже, выполнена из оптического материала, например сапфира, который охлаждается с помощью пристыкованных к нему элементов Пельтье. Устройство снабжено датчиками обратной связи, позволяющими контролировать температуру как в области контакта матрицы с кожей, так и температуру нагретой излучением жировой ткани. В последнем случае используются радиационные термометры, регистрирующие тепловое излучение как в ближней ИК области, примерно 0,7-1,2 мкм, так и в радиодиапазоне, где биоткани являются более оптически прозрачными для излучения. Мощность матрицы может быть повышена за счет более частого размещения лазерных диодов вплоть до мощности в несколько сот и даже тысяч ватт. В этом случае рекомендуется квазиимпульсный режим работы путем кратковременного облучения жира от долей миллисекунды до долей секунды. При использовании относительно мощных источников указанная система охлаждения выполняет двойную роль: охлаждает как кожу, так и сами источники.
Пример 2. Метод и устройство для фотодинамической обработки жировых отложений. В качестве источника излучения используется плоская фотоматрица на гибкой подложке. В качестве источников излучения используются красные светодиоды с длиной волны 660 нм и мощностью 10 мВт каждый. Площадь фотоматрицы прямоугольной формы 50 х 150 мм, общее количество источников 675. Тип фотосенсибилизатора, фтолцианин алюминия, метод введения: локальный с помощью фонофореза, а также подкожной инжекцией с помощью шприца. Методика фотокоррекци заключается в введении фотосенсибилизатора с последующим прикреплением матрицы к телу в местах инжекции.
Время экспозиции 15-30 минут. При использовании менее мощных источников время экспозиции увеличивается до нескольких часов. В первом случае питание осуществляется с помощью обычной сети и подводе энергии с помощью проводов. Во втором случае питание автономное с помощью батарей.
Пример 3. Метод и устройство для фотокоррекции веса с помощью ускорения естественных физиологических процессов. Оптические источники ближнего инфракраного диапазона в виде светодиодов встроены в матрас, верхняя часть которого выполнена из оптически прозрачного материала, например в виде сетки или пластика. В эту часть встроены элементы охлаждения в виде каналов с проточной водой или элементов Пельтье.
По программе в процессе сна указанная часть матраса охлаждается до температур, при которых начинается активация процесса термогенеза с помощью сигналов от тепловых сенсоров кожи. Диапазон температур колеблется на уровне 10-15oС и даже несколько ниже. Одновременно излучение инфракрасных источников активизирует энергетические процессы метаболизма в митохондриях, обеспечивает баланс температур в жировом слое и ощущение тепловой комфортности. Продолжительность одного сеанса 5 часов, количество сеансов от 20 до 40.
По существу данный метод моделирует частично условия зимней спячки животных и особенно процесс пробуждение от спячки, что сопровождается резким усилением процессов термогенезиса и переработкой жировых запасов в тепловую энергию. Подобная система может быть реализована также в виде пояса вокруг живота с встроенными оптическими источниками и системой охлаждения на основе элементов Пельтье.
Модификацией рассмотренного метода может быть размещение миниатюрных источников в других пастельных принадлежностях, включая одеяло, простыни и подушки.
Одним из известных фактов влияния света на физиологические процессы является регуляция светом образования мелатонина, влияющего на сон. В частности, с наступлением темноты прекращается световое ингибирование образования мелатонина, концентрация его начинает возрастать и блокировать нервные каналы, в результате чего человек засыпает. Однако при этом высокая концентрация способствует образованию жировой ткани. В соответствии с этими эффектами целесообразно уменьшить концентрацию меланина во время сна. Для этого предлагается использовать светодиоды видимого диапазона, включая те, которые формируют белый цвет, близкий к дневному.
Один из установленных каналов воздействия света на содержание мелатонина является сетчатка глаза. Недавно установлено, что влияние сказывается также благодаря чрескожному воздействию на кровь в периферических сосудах. Благодаря этому появляется возможность влиять на содержание мелатонина во время сна путем облучения тела с помощью встроенных в матрас или/и одеяло оптических источников и, соответственно, препятствовать ночному жирообразованию. Побочным положительным эффектом является устранение так называемой зимней депрессии северных народов из-за отсутствия достаточного освещения в зимне-осений период. В настоящее время решение последней проблемы достигается за счет использования ламп дневного света. Решение облучать тело в время сна является более оптимальным и не требует потерь рабочего времени.
Важно отметить еще раз, что уникальной особенностью предлагаемого изобретения является комбинированность воздействия, когда отдельные факторы как по отдельности, так и особенно в сочетании позволяют активизировать естественные физиологические процессы ускоренной переработки жировых запасов.
Промежуточными техническими решениями может быть облучение открытых поверхностей тела, включая лицо и глаза в течение всего дня путем использования матрицы инфракрасных светодиодов, установленных на телевизоре, на рабочем столе, на кухне и в других местах частого пребывания человека.
Весьма существенным дополнением является регулирование температуры тела, особенно в местах локализации бурой жировой ткани. Для включения механизма термогенезиза можно воспользоваться охлаждением поверхности головы и системы дыхания, где также располагается множество холодовых сенсоров.
Аналогичного эффекта в понижении содержания жира можно добиться противоположным по знаку изменением температуры, то есть общим повышением температуры, приближаясь к состоянию гипертермии, когда требуется много внутренней энергии уже для исключения перегрева тела за счет повышенного кровообращения и других известных физиологических реакций. Для нагрева можно использовать в этом случае также матрицу инфракрасных источников излучения.
Облучение в описанном изобретении может быть реализовано также на модульном принципе с использованием отдельных плоских сегментов прямоугольной формы с размерами, например, 15х60 мм с различными по параметрам источниками. Для равномерного охвата руки в области запястья необходима секция, включающая примерно 9-12 подобных сегментов, соединенных гибкой связью. Одна такая секция может быть использована для облучения крови, другая - для облучения жировых отложений. В случае более обширных зон можно использовать до 4-5 таких секций. В пределах одного сегмента возможно размещение до 10 светодиодов в два ряда по 5 светодиодов в каждом ряду.
Фотоматрица для облучения локальных жировых отложений. Форма гибкого матричного облучателя близка к плоскости с радиусом 30 мм. Длина волны красных светодиодов 0,63 мкм и инфракрасных 0,85 мкм. Мощность излучения около 10 мВт на длине волны 0,63 мкм и 0,3 Вт на длине волны 0,85 мкм. Количество светодиодов 88. Облучатель на поверхности тела фиксируется за счет медицинской клейкой ленты или пластыря. Питание автономное от батарей. Таких облучателей может быть несколько для одновременного облучения нескольких зон, расположенных в различных частях тела. Один сеанс светотерапии длится 15 минут. Всего сеансов шесть в течение одной недели.
В целом в качестве источника излучения в предлагаемом изобретении могут использоваться практически многие источники, уже применяемые в фототерапии, например различные типы лазеров, лампы накаливания со светофильтрами, газоразрядные и люминесцентные лампы (неоновые, ксеноновые, ртутные и т.п.) и т. д. В последнем случае размеры газоразрядных элементов целесообразно минимизировать. В случае облучения биообъекта в форме, близкой к цилиндрической, например конечностей, газоразрядные колбы могут быть выполнены в виде тонких цилиндров, равномерно расположенных вокруг конечностей с осями, параллельными усредненной оси конечности. Зеркальная поверхность подложки может охватывать эти источники, т.е. конструкция облучателя подобна конструкции источников накачки в лазерных системах за исключением лишь того, что в область, где размещался активный элемент, помещается конечность. В зависимости от медицинской задачи источники могут работать в различных режимах в спектральных диапазонах преимущественно от 0,2 до 3 мкм с различной степенью монохроматичности от 10-3 до 103 нм.
Литература
1. В. Е. Илларионов. Основы лазерной терапии. М.: Респект, 1992, с.26, 31, 71-80.
2. В. П. Жаров. Патент РФ 2145247 "Фотоматричное терапевтическое устройство для лечения протяженных патологий" с приоритетом от 10.04.1998, опубликовано в Бюллетене изобретений 4, 2000.
Изобретение относится к медицине и косметологии и предназначено для регуляции жира в организме. Сущность изобретения заключается в комбинированном терапевтическом воздействии как непосредственно на жировые ткани, так и на зоны, ответственные за метаболизм жира в организме. Для прямого воздействия предложено использовать по отдельности или в различных комбинациях светоиндуцированные фототепловые, фотоакустические и фотодинамические эффекты, возникающие при селективном поглощении жиром излучения в полосах поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне 900-2500 нм, включая области в окрестности 920, 1200, 1700 и 2300 нм. В зависимости от эффекта и площади облучения предлагается использование различных источников излучения: ламп со светофильтрами, сверхярких светодиодов или лазеров как по отдельности, так и объединенных в матрицы. Основные режимы работы: непрерывный, непрерывный с высокочастотной модуляцией интенсивности или импульсные, включая использование высокочастотных пачек, необходимых для генерации ультразвуковых колебаний. Для селективной доставки фотосенсибилизаторов предложено использовать лазерно-акустические эффекты, фотофорез, фонофорез и электрофорез. Удаление жира достигается как за счет его преобразования в другие соединения или разрушения теплом, окисления, акустическим или ультразвуковым колебаниями, в том числе за счет кавитации, так и за счет активации естественных физиологических обменных процессов, включая термогенезис. Последнее достигается за счет программируемого изменения температуры тела в специальных зонах. Предусмотрены элементы механического и вакуумного массажа, в том числе для "вытягивания" локальных зон из общей массы жира с последующим его световым облучением. Предложен минимально-инвазивный метод на основе введения в подкожные жировые ткани тонких игл со световодами. Контроль селективного воздействия осуществляется с помощью ультразвука и магниторезонансной томографии. Это позволяет обеспечить эффективную регуляцию веса человека. 11 з.п. ф-лы.
| ФОТОМАТРИЧНОЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ПАТОЛОГИЙ | 1998 |
|
RU2145247C1 |
| ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО | 1993 |
|
RU2045972C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) | 1993 |
|
RU2045970C1 |
| Справочник конструктора оптико-механических приборов | |||
| - Л.: Машиностроение, 1980, с.5,6, 152 и 153. | |||
