RU2155618C2

RU2155618C2 - Method for transdermic blood irradiation

Info

Publication number: RU2155618C2
Application number: RU96111694A
Authority: RU
Inventors: В.И. Карандашов; В.С. Зродников; Е.Б. Петухов
Original assignee: Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.Бакулева РАМН
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: medicine, in particular, blood phototherapy. SUBSTANCE: the method consists in blood irradiation by infrared radiation in the form of a periodic train of twinned pulses with a duration of 50 ns each and with a delay time between pulses within 50 to 1000 ns. Irradiation is conducted in the region of the cublital vein or carotid. EFFECT: non-invasive blood irradiation inside the artery adequately to extracorporeal irradiation by blue light. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к квантовой гемотерапии, и может быть использовано при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. В настоящее время известны и широко используются методы экстракорпорального облучения крови в ультрафиолетовом диапазоне спектра [1], а также в синем [2], красном [3] и инфракрасном [4]. The invention relates to medicine, namely to quantum hemotherapy, and can be used in the treatment of cardiovascular diseases. Currently, methods of extracorporeal blood irradiation in the ultraviolet range of the spectrum [1], as well as in blue [2], red [3] and infrared [4] are known and widely used.

В последнее время в клинике стали применяться неинвазивные методы облучения крови [5, 6]. Однако облучение крови неинвазивно можно осуществлять только в красном и инфракрасном диапазонах спектра, поскольку эти излучения проникают в биоткань на глубину - 15-25 мм (для длины волны, равной 630-670 нм) и на глубину до 70 мм (для длины волны, равной 800-1000 нм) [7]. Recently, non-invasive methods of blood irradiation have been used in the clinic [5, 6]. However, irradiation of blood non-invasively can be carried out only in the red and infrared ranges of the spectrum, since these radiation penetrate the biological tissue to a depth of 15-25 mm (for a wavelength equal to 630-670 nm) and to a depth of 70 mm (for a wavelength equal to 800-1000 nm) [7].

В то же самое время синий свет (длина волны равна 430-470 нм) проникает в кожу и подкожный слой на малую глубину (0,5-2 мм), а ультрафиолетовое излучение не проникает через кожу вообще [8]. At the same time, blue light (wavelength equal to 430-470 nm) penetrates the skin and subcutaneous layer to a shallow depth (0.5-2 mm), and ultraviolet radiation does not penetrate the skin at all [8].

Методы экстракорпорального облучения крови в ряде случаев не могут быть применены, например, в случае "плохих" вен или в педиатрии. Кроме того, при трансфузии крови также возможно образование тромбов. Methods of extracorporeal blood irradiation in some cases cannot be applied, for example, in the case of "bad" veins or in pediatrics. In addition, with blood transfusion, blood clots are also possible.

Известно, что экстракорпоральное облучение крови синим светом (длина волны 435±10 нм) приводит к уменьшению вязкости крови и увеличению эластичности эритроцитов. Это обеспечивает успешное лечение больных с сосудистой патологией, например, с облитерирующим атеросклерозом и эндартериитом, без хирургического вмешательства. Возможно, это связано с поглощением света эритроцитами в так называемой полосе поглощения Соре (длина волны 420±30 нм) [8]. It is known that extracorporeal irradiation of blood with blue light (wavelength 435 ± 10 nm) leads to a decrease in blood viscosity and an increase in the elasticity of red blood cells. This ensures the successful treatment of patients with vascular pathology, for example, with obliterating atherosclerosis and endarteritis, without surgical intervention. Perhaps this is due to the absorption of light by red blood cells in the so-called Soret absorption band (wavelength 420 ± 30 nm) [8].

Известен способ экстракорпорального облучения крови синим светом [2], где для облучения использовали ртутную лампу с синим люминофором, излучающую в диапазоне длин волн 420-480 нм и максимумом 435,5 нм. Облучение аутокрови во время реинфузии проводили непосредственно в силиконовом шланге одноразовой системы для переливания крови с использованием аппарата "Изольда". Плотность мощности облучения 0,16 Вт/см². Облучали 150-200 мл крови в течение 30 минут. Курс лечения состоял из 5-6 процедур.There is a method of extracorporeal irradiation of blood with blue light [2], where a mercury lamp with a blue phosphor emitting in the wavelength range of 420-480 nm and a maximum of 435.5 nm was used for irradiation. Autologous blood was irradiated during reinfusion directly in the silicone hose of a disposable blood transfusion system using the Isold apparatus. The radiation power density of 0.16 W / cm ² . 150-200 ml of blood was irradiated for 30 minutes. The course of treatment consisted of 5-6 procedures.

После облучения значительно снижаются концентрация гемоглобина, гематокрит, вязкость цельной крови при всех скоростях сдвига, вязкость плазмы крови. Возрастает pO₂ и содержание калия, снижается pCO₂ и содержание кальция. В плазме крови и эритроцитах возрастает концентрация ТБК позитивных субстанций. Повышается функциональная активность тромбоцитов - скорость, амплитуда агрегации и размеры агрегатов, увеличивается суспензионная стабильность.After irradiation, the concentration of hemoglobin, hematocrit, the viscosity of whole blood at all shear rates, and the viscosity of blood plasma are significantly reduced. Increases pO ₂ and potassium content, decreases pCO ₂ and calcium content. In the blood plasma and erythrocytes, the concentration of TBA of positive substances increases. The functional activity of platelets increases - the speed, amplitude of aggregation and sizes of aggregates, suspension stability increases.

Основным недостатком метода является необходимость отбора крови через катетер с последующей ее реинфузией после процедуры облучения. The main disadvantage of this method is the need for blood sampling through a catheter with its subsequent reinfusion after the irradiation procedure.

Помимо того что экстракорпоральная методика облучения является достаточно сложной, требующей квалифицированного персонала, эти процедуры могут провоцировать тромбы, они неприемлемы также для больных с "плохими" венами и в педиатрии. In addition to the fact that the extracorporeal irradiation technique is quite complex, requiring qualified personnel, these procedures can provoke blood clots, they are also unacceptable for patients with "bad" veins and in pediatrics.

Задачей настоящего изобретения являемой неинвазивное облучение крови внутри артерии, адекватное экстракорпоральному облучению синим светом. The objective of the present invention is the non-invasive irradiation of blood inside the artery, adequate extracorporeal exposure to blue light.

Поставленная задача достигается за счет инфракрасного облучения крови, сформированного лазерным импульсно-периодическим инфракрасным облучателем в виде периодической последовательности сдвоенных импульсов длительностью по 50 нс каждый с задержкой между импульсами в пределах 500-1000 нс. The problem is achieved due to infrared irradiation of blood formed by a laser pulse-periodic infrared irradiator in the form of a periodic sequence of double pulses of 50 ns each with a delay between pulses of 500-1000 ns.

При этом происходит последовательное поглощение элементами крови двух инфракрасных квантов с длиной волны, равной 840 нм, с последующим их энергетическим сложением. Суммарная энергия, соответствующая энергии кванта синего света с длиной волны 420 нм, передается фотохромным компонентам крови. In this case, sequential absorption by blood elements of two infrared quanta with a wavelength equal to 840 nm occurs, followed by their energy addition. The total energy corresponding to the energy of a quantum of blue light with a wavelength of 420 nm is transmitted to the photochromic components of the blood.

Лазерный импульсно-периодический инфракрасный облучатель крови снабжен дополнительно блоком формирования последовательности сдвоенных импульсов излучения с временной задержкой между ними 500-1000 нс. The laser pulse-periodic infrared blood irradiator is additionally equipped with a unit for generating a sequence of double radiation pulses with a time delay between them of 500-1000 ns.

Известно [8] , что фотоокисление хромофоров, которые входят в состав гемоглобина, проходит по следующей схеме:

где X - хромофор; X_с ^* - возбужденный синглетный хромофор; X_т ^* - возбужденный триплетный хромофор; O_2с ^* - возбужденный синглетный кислород; XO₂ - продукты окисления.It is known [8] that the photooxidation of chromophores, which are part of hemoglobin, proceeds according to the following scheme:

where X is the chromophore; X _c ^* - excited singlet chromophore; X _t ^* - excited triplet chromophore; O _2s ^* - excited singlet oxygen; XO ₂ - oxidation products.

Известно, что время жизни триплетного состояния (X_т ^*) в жидкой фазе составляет около 10^-4 с [7].It is known that the lifetime of the triplet state (X _t ^* ) in the liquid phase is about 10 ^-4 s [7].

Тогда если в цепочке реакций (I) после первичного акта фотовозбуждения инфракрасными квантами с длиной волны 840 нм, в период времени t << 10^-4 с произвести вторичное фотовозбуждение этими же инфракрасными квантами с длиной волны 840 нм, то триплетный хромофор (X_т), не успевший за время t << 10^-4 c девозбудиться, перейдет в более высоковозбужденное состояние (X_т ^**), энергия которого будет соответствовать энергии двух инфракрасных квантов - 2hv840, что адекватно поглощению кванта (hv420) синего света, с длиной волны 420 нм.Then, if in the chain of reactions (I) after the initial act of photoexcitation by infrared quanta with a wavelength of 840 nm, in the period t << 10 ^-4 s, secondary photoexcitation by the same infrared quanta with a wavelength of 840 nm is performed, then the triplet chromophore (X _t ) , which did not have time to deviate during t << 10 ^-4 s, will go into a more highly excited state (X _t ^** ), the energy of which will correspond to the energy of two infrared quanta - 2hv840, which is adequate to the absorption of a quantum (hv420) of blue light, with a wavelength 420 nm.

Схема возбуждения хромофора выглядит следующим образом:

Таким образом, можно воздействовать на кровь внутри артерии чрескожно сдвоенными импульсами инфракрасного (далее ИК) излучения. ИК - излучение хорошо проникает через биоткань и достигает артериальной крови, где энергии двух последовательных ИК-квантов суммируются, что позволяет получить такие же физиологические изменения характеристик крови, как и при облучении видимым светом с энергией кванта, равной сумме энергий двух ИК-квантов.The chromophore excitation scheme is as follows:

Thus, it is possible to affect the blood inside the artery percutaneously with double pulses of infrared (hereinafter IR) radiation. IR radiation penetrates well through biological tissue and reaches arterial blood, where the energies of two consecutive infrared quanta are summed, which allows one to obtain the same physiological changes in blood characteristics as when exposed to visible light with a quantum energy equal to the sum of the energies of two infrared quanta.

Блок-схема устройства инфракрасного двухимпульсного облучателя представлена на чертеже, где
1 - блок питания инфракрасного импульсного лазерного облучателя;
2 - блок формирования двух электрических импульсов возбуждения лазерного облучателя, с регулируемой задержкой между импульсами;
3 - излучатель импульсного инфракрасного лазера.The block diagram of the device infrared double-pulse irradiator is shown in the drawing, where
1 - power supply infrared pulsed laser irradiator;
2 - block generating two electrical pulses of excitation of the laser irradiator, with an adjustable delay between pulses;
3 - emitter of a pulsed infrared laser.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Выходное окно излучателя импульсного инфракрасного лазера 3 плотно прижимается к месту проекции кубитальной вены в локтевом сгибе или к месту проекции сонной артерии. The output window of the emitter of a pulsed infrared laser 3 is tightly pressed against the projection of the cubital vein in the elbow or to the projection of the carotid artery.

Затем на блоке формирования сдвоенных электрических импульсов возбуждения 2 лазерного облучателя 3 устанавливается требуемое время задержки в диапазоне от 500 нс до 1000 нс, после чего на блоке питания 1 с помощью реле времени устанавливается длительность процедуры; затем блок питания 1 включается в стандартную сеть 220 В/50 Гц. Then, the required delay time in the range from 500 ns to 1000 ns is set on the unit for generating double electric excitation pulses 2 of the laser irradiator 3, after which the duration of the procedure is established on the power unit 1 using the time relay; then the power supply 1 is connected to a standard 220 V / 50 Hz network.

По окончании процедуры реле времени автоматически отключает блок питания 1 от сети. At the end of the procedure, the time relay automatically disconnects the power supply 1 from the mains.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 1437038, 1988 г.List of references
1. USSR author's certificate N 1437038, 1988

2. Карандашов В.И., Петухов Е.Б., Зродников В.С. Применение синего флуоресцентного света в фотогемотерапии. В сб.: Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий. М. - Казань, 1995, 386-387. 2. Karandashov V.I., Petukhov E.B., Zrodnikov V.S. The use of blue fluorescent light in photohemotherapy. In: Clinical and experimental application of new laser technologies. M. - Kazan, 1995, 386-387.

3. Карандашов В.И., Финько И.А., Петухов Е.Б. Изменение функциональной активности тромбоцитов при облучении крови низкоэнергетическим гелий-неоновым лазером. В сб.: Новые достижения лазерной медицины. М. - С.Петербург, 1993. 3. Karandashov V. I., Finko I. A., Petukhov E. B. Change in the functional activity of platelets during blood irradiation with a low-energy helium-neon laser. In: New Advances in Laser Medicine. M. - S. Petersburg, 1993.

4. Гринштейн Ю. И. Механизм биологического и терапевтического действия эндоваскулярной низкоэнтенсивной лазеротерапии. Там же. 4. Grinshtein Yu. I. Mechanism of the biological and therapeutic effects of endovascular low-intensity laser therapy. In the same place.

5. Зродников В.С., Карандошов В.И., Палеев Н.Р., Петухов Е.Б. Светодиодные облучатели крови. В сб. : Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий. М. - Казань, 1995. 5. Zrodnikov V.S., Karandoshov V.I., Paleev N.R., Petukhov E.B. LED blood irradiators. On Sat : Clinical and experimental application of new laser technologies. M. - Kazan, 1995.

6. Капустина Г.М., Бабенко Е.Б., Шейченко В.А. и др. Применение лазерно-терапевтического аппарата "Колокольчик-Форте" с λ = 1,26 мкм для неинвазивного облучения крови. 6. Kapustina G.M., Babenko E.B., Sheychenko V.A. et al. Use of the Bell-Forte laser therapeutic apparatus with λ = 1.26 μm for non-invasive irradiation of blood.

7. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.Г. и др. Физико-химические основы фотобиологических процессов. Самара-Киев, 1993. 7. Kozlov V.I., Builin V.A., Samoilov N.G. and other Physicochemical foundations of photobiological processes. Samara-Kiev, 1993.

8. Владимиров Ю. А. , Потапенко. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М.: Высшая школа, 1989. 8. Vladimirov Yu. A., Potapenko. Physicochemical fundamentals of photobiological processes. M .: Higher school, 1989.

Claims

The method of percutaneous irradiation of blood, which consists in irradiating blood with infrared pulsed radiation, characterized in that the irradiation is carried out in the projection area of the cubital vein or carotid artery using a laser pulsed infrared irradiator in the form of a periodic sequence of double pulses of 50 ns each with a delay time between pulses within 500 - 1000 ns.