RU2257923C2 - Способ и лазерное устройство для лечения внутриполостных инфекций - Google Patents
Способ и лазерное устройство для лечения внутриполостных инфекций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2257923C2 RU2257923C2 RU2002123655/14A RU2002123655A RU2257923C2 RU 2257923 C2 RU2257923 C2 RU 2257923C2 RU 2002123655/14 A RU2002123655/14 A RU 2002123655/14A RU 2002123655 A RU2002123655 A RU 2002123655A RU 2257923 C2 RU2257923 C2 RU 2257923C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- ultraviolet light
- microorganisms
- wavelength
- laser
- Prior art date
Links
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 67
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 claims description 12
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 4
- 238000002839 fiber optic waveguide Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 206010000269 abscess Diseases 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 abstract 1
- 201000008827 tuberculosis Diseases 0.000 description 14
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 9
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 7
- 206010060921 Abdominal abscess Diseases 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 6
- 230000002498 deadly effect Effects 0.000 description 6
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 5
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 241000588915 Klebsiella aerogenes Species 0.000 description 2
- 201000008225 Klebsiella pneumonia Diseases 0.000 description 2
- 241000588747 Klebsiella pneumoniae Species 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010035717 Pneumonia klebsiella Diseases 0.000 description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 2
- 208000033809 Suppuration Diseases 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 2
- 210000003445 biliary tract Anatomy 0.000 description 2
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 229940092559 enterobacter aerogenes Drugs 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 231100000518 lethal Toxicity 0.000 description 2
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000304886 Bacilli Species 0.000 description 1
- 241000193738 Bacillus anthracis Species 0.000 description 1
- 206010008631 Cholera Diseases 0.000 description 1
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 1
- 230000004543 DNA replication Effects 0.000 description 1
- 241000194032 Enterococcus faecalis Species 0.000 description 1
- 241000991587 Enterovirus C Species 0.000 description 1
- 241000589248 Legionella Species 0.000 description 1
- 208000007764 Legionnaires' Disease Diseases 0.000 description 1
- 241000187479 Mycobacterium tuberculosis Species 0.000 description 1
- 206010058046 Post procedural complication Diseases 0.000 description 1
- 208000035965 Postoperative Complications Diseases 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 241000531795 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Paratyphi A Species 0.000 description 1
- 241000607768 Shigella Species 0.000 description 1
- 241000607762 Shigella flexneri Species 0.000 description 1
- 241000295644 Staphylococcaceae Species 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 239000004904 UV filter Substances 0.000 description 1
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012084 abdominal surgery Methods 0.000 description 1
- 229940065181 bacillus anthracis Drugs 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000010878 colorectal surgery Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 229940072185 drug for treatment of tuberculosis Drugs 0.000 description 1
- 208000001848 dysentery Diseases 0.000 description 1
- 210000003027 ear inner Anatomy 0.000 description 1
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000006454 hepatitis Diseases 0.000 description 1
- 231100000283 hepatitis Toxicity 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 1
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 1
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 1
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229940053973 novocaine Drugs 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- MFDFERRIHVXMIY-UHFFFAOYSA-N procaine Chemical compound CCN(CC)CCOC(=O)C1=CC=C(N)C=C1 MFDFERRIHVXMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000814 tuberculostatic agent Substances 0.000 description 1
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
- A61C1/0046—Dental lasers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
- A61N5/0603—Apparatus for use inside the body for treatment of body cavities
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0661—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used ultraviolet
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области медицины, а именно к способам для лечения внутриполостных инфекций, в частности абсцессов, и к устройствам для внутриполостного дренажа и облучения очага инфекции. Техническим результатом способа и устройства является снижение риска повреждения окружающих тканей. Способ включает определение спектра микроорганизмов, присутствующих в популяции микроорганизмов в полости, ранжирование основных инфицирующих микроорганизмов в популяции, выбор длины волны ультрафиолетового света, дренирование полости, облучение полости ультрафиолетовым светом. Длину волны выбирают таким образом, чтобы обеспечить излучение, оказывающее летальное воздействие на микроорганизмы, вызывающие инфекцию. Устройство содержит катетер с волоконно-оптическим волноводом для доставки ультрафиолетового света, твердотельный импульсный лазер и дренажную систему. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для лечения внутриполостных инфекций, в частности абсцессов, таких как кавернозный туберкулез, послеоперационные внутрибрюшные абсцессы и аналогичные состояния. Более точно, настоящее изобретение относится к системе, позволяющей одновременно осуществлять дренаж внутриполостного пространства и проводить облучение очага инфекции ультрафиолетовым светом, генерированным лазером.
Применение ультрафиолетового света является известной и проверенной методикой при стерилизации жидкостей и обработке питьевой воды, предназначенной для потребления в быту. В этих целях используют коротковолновое, спектрально неизбирательное коротковолновое излучение с длиной волны от около 200 до около 350 нм. Наиболее эффективное разрушающее действие на микроорганизмы, обычно присутствующие в необработанной воде, оказывает ультрафиолетовое излучение в так называемом диапазоне УФ-С (200-270 нм). Стандартные методики описаны в патенте США 5900211, выданном на имя Dunn и др., патенте США 4983307, выданном на имя Nesathurai, и патенте США 5236595, выданном на имя Wang.
Известно, что микроорганизмы в целом подразделяются на пять основных семейств, а именно: бактерии, вирусы, грибки, простейшие одноклеточные животные организмы (протозоа) и водоросли. Указанные пять семейств обладают различными свойствами, обитают в различных средах и по-разному реагируют на бактерицидные средства, такие как антибиотики. У бактерий, грибков, протозоа и водорослей обычно есть стенка клетки, цитоплазматическая мембрана и генетический материал, по существу, представляющий собой ДНК. Вирусы обладают некоторыми отличиями и обычно имеют наружную белковую оболочку, внутри которой заключен генетический материал, также представляющий собой ДНК. При облучении микроорганизмов жестким ультрафиолетовым светом происходит разрушение химических связей внутри структуры ДНК, в результате чего предотвращается репликация ДНК, необходимая для воспроизведения микроорганизмов. Если микроорганизм не способен к самовоспроизведению, по существу он уничтожен.
Тем не менее, клетки различных микроорганизмов неодинаковы. Микроорганизмы обладают различной восприимчивостью к излучению в УФ-диапазоне в зависимости от длины волны. Доза ультрафиолета, необходимая для разрушения различных микроорганизмов, также разнится. Такая доза (или аккумулированная энергия) зависит от периода времени, в течение которого микроорганизм подвергался воздействию света, а также от мощности излучения. Чаще всего мощность излучения измеряют в ваттах (Вт), а время в секундах.
| ТАБЛИЦА 1. Средняя концентрация летальной дозы для различных микроорганизмов (в мВтсек/см2), измеренная при иррадиации источником неизбирательного ультрафиолетового света (ксеноновая лампа с УФ-фильтром, установленным по центру в положении 254 нм). |
|||
| Микроорганизм | Доза/см2 | Микроорганизм | Доза/см2 |
| Bacillus anthracis | 8,8 | Бациллы дизентерии | 4,2 |
| Shigella dysentariae | 4,3 | Escherichia coli | 7,0 |
| Shigella flexneri | 3,4 | Streptococcus faecalis | 10,0 |
| Corynbacterium Diphtheritae | 6,5 | Staphylococcus epidermis | 5,8 |
| Vibri commo (холера) | 6,5 | Бактериофаг (E.coli) | 6,5 |
| Гепатит | 8,0 | Сальмонелла | 10,0 |
| Грипп | 6.6 | Хлебопекарные дрожжи | 8,8 |
| Legionella pneumophilia | 3,8 | Mycobacterium tuberculosis | 10,0 |
| Salmonella paratyphi | 6,1 | Вирус полиомиелита | 7,0 |
| Salmonella typhosa | 7,0 | ||
Как следует из Таблицы 1, летальная доза, измеренная in vitro, неодинакова для различных микроорганизмов.
Помимо ультрафиолетового света для стерилизации жидкостей, таких как питьевая вода, в медицинской практике также применяют лазеры, генерирующие свет с узкой спектральной линией в диапазонах, отличающихся от УФ-диапазона. В данном случае важно разграничить применение в хирургических и иных целях лазеров, не излучающих ультрафиолетовый свет, и применение ультрафиолетового света для лечения инфекций, вызванных микроорганизмами. Например, некоторые методики терапии предусматривают применение гелиево-неоновых лазеров или лазеров на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом в качестве локализованных источников тепла, за счет чего стимулируют кровоснабжение и происходит нагрев или уничтожение выбранных тканей. Такие лазеры обычно излучают свет с длинами волн в инфракрасной или ближней инфракрасной части спектра. Любые присутствующие микроорганизмы буду поражены лазерным излучением лишь в том случае, если под действием тепла, генерированным лазером, температура таких микроорганизмов достигнет или превысит примерно 40°С. Несмотря на то, что температуры такого уровня являются летальными для многих микроорганизмов, применение данных лазеров в качестве терапевтического средства для контроля микроорганизмов ограничено неприемлемым ущербом, который температура такого порядка несет для окружающих тканей.
Лечение деструктивных форм внутриполостных инфекций, таких как туберкулез и послеоперационные внутрибрюшные абсцессы, является особо сложной терапевтической задачей. Патологические изменения, происходящие в структуре стенок полости, и существенное количество гноя внутри полостей препятствуют эффективному введению антибиотиков. Кроме того, многие патогенные организмы, вызывающие внутриполостные инфекции, приобретают устойчивость к действию антибиотиков.
Методики, применяемые в настоящее время для борьбы с внутриполостными инфекциями, не настолько эффективны, как это требуется. Обычно осуществляют двухступенчатую терапию. Во-первых, полость дренируют с целью удалить как можно больше содержимого, в том числе частиц клеток, пораженных инфекцией, и некоторое количество микроорганизмов, вызвавших инфекцию. Во-вторых, пациенту вводят антибиотик. Чтобы действие антибиотика (антибиотиков) было эффективным, необходимо в максимальной степени дренировать полость. Для этого в полость вслепую или в управляемом режиме подкожно вводят полый катетер. Вводом катетера обычно управляют при помощи ультразвукового зонда или эндоскопического волоконно-оптического устройства, встроенного в дренажный катетер. Тем не менее, дренаж затруднен текучестью жидкости и гноя, содержащего частицы клеток, удаляемых из полости, а также относительно малым размером катетера по сравнению с потенциальным объемом полости, которую требуется дренировать. Дополнительной проблемой является неизбежное присутствие микроорганизмов как по всей полости, так и на катетере и вокруг него. Вследствие указанных проблем на практике редко удается дренировать полость в требуемой степени. Также важно отметить существование реальной опасности того, что некоторые микроорганизмы представляют собой так называемые супермикробы, являющиеся мутирующими штаммами обычных микроорганизмов, таких как стафилококки, устойчивыми к используемым в настоящее время антибиотикам.
Заболевания, вызванные внутриполостными инфекциями, такие как деструктивные формы туберкулеза и послеоперационные внутрибрюшные абсцессы, вызывают все больше беспокойства по всему миру. В Северной Америке послеоперационные внутрибрюшные абсцессы являются крупнейшим послеоперационным осложнением при проведении широкого спектра инвазивных хирургических вмешательств. По оценкам количество пациентов, у которых развиваются послеоперационные внутрибрюшные абсцессы, составляет около 30% в случае колоректальной хирургии, около 15% в случае хирургии поджелудочной железы или желчных путей и около 2% в случае гинекологической хирургии. Только в Северной Америке число пациентов, подвергаемых внутрибрюшному хирургическому вмешательству, ежегодно исчисляется миллионами. Существует несколько причин таких инфекций, включая как переносимые воздушно-капельным путем микроорганизмы, так и спонтанные утечки или перфорации желчных путей или кишечного тракта. Иными словами, любая методика, рассчитанная на лечение таких инфекций, должна исходить из того факта, что причиной инфекции почти наверняка являются несколько штаммов микроорганизмов, а каждый штамм по-разному реагирует на любое воздействие.
Из патента РФ 2141859, выданного в 1998 г. на имя Аполлонова и др., известно применение генерированного лазером ультрафиолетового света для лечения туберкулеза. При помощи соответствующего волоконно-оптического катетера генерированный лазером ультрафиолетовый свет используют для облучения и разрушения находящихся в каверне легких микроорганизмов, вызвавших туберкулезную инфекцию. При осуществлении способа деструктивную каверну легких прокалывают или дренируют, удаляют из каверны гнойное содержимое и затем подвергают внутреннюю поверхность каверны облучению генерированным лазерным источником ультрафиолетовым светом. При этом с целью обеспечить иррадиацию со средней плотностью энергии от 10 до 15 мВтсек/см2 легкие в течение 10-12 минут подвергают расфокусированному пульсирующему облучению твердотельным лазером с длиной волны от около 220 до около 290 нм и плотностью энергии 200 мВтсек/см2, при этом частоту следования импульсов регулируют в зависимости от степени разрушений в легких. Сеанс лечения завершают одноразовым введением в каверну 1,0 единицы стрептомицина или канамицина. Курс лечения состоит из 10-12 сеансов иррадиации каверны лазером.
Тем не менее, способ и устройство, описанные в патенте Аполлонова и др., имеют ряд недостатков, a именно:
(1) необходимость повторного прокалывания каверны, что увеличивает степень травмы, испытываемой пациентом.
(2) при каждом повторном прокалывании до осуществления процедуры необходимы повторные радиологические исследования, что увеличивает дозу рентгеновского облучения, которой подвергают пациента.
(3) каждый сеанс лечения завершают однократным введением в каверну полной суточной дозы противотуберкулезного лекарственного средства, растворенного в 2-3 мл 0,5% раствора новокаина. Введение полной суточной дозы противотуберкулезного лекарственного средства в виде однократной дозы не позволяет поддерживать концентрацию бактерицидов внутри каверны в течение 24 часов на постоянном уровне. Кроме того, с учетом количества противотуберкулезного лекарственного средства введение такой дозы часто вызывает раздражение тканей слизистой оболочки бронхов, дренирующих каверну, и приводит к ослабляющему кашлю и отхаркиванию с мокротой значительного количества противотуберкулезного лекарственного средства, введенного в каверну, снижению его концентрации и ослаблению его бактерицидного действия.
(4) для иррадиации каверны в патенте Аполлопова и др. используют излучение существующего лазера в УФ-С спектральном диапазоне (266 нм, четвертая гармоническая прямая лазера на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом). Несмотря на то, что при этом обеспечивается бактерицидное воздействие на патогенные организмы, вызывающие туберкулез, очевидно, что такая длина волны не является оптимальной с точки зрения уничтожения большинства микроорганизмов, вызывающих туберкулез.
Указанная взаимосвязь графически представлена на чертеже.
Как следует из чертежа, наиболее эффективной для уничтожения туберкулезных бактерий является волна длиной около 250 нм, а ультрафиолетовый свет с некоторыми длинами волн вообще неэффективен для лечения туберкулеза. В тоже время к свету с длинами волн, эффективными при лечении туберкулеза, более восприимчивы другие бактерии. Применение ультрафиолетового света с длиной волны, не являющейся наиболее эффективной с учетом специфики каждого штамма микроорганизма или класса штаммов, приводит к увеличению облучения, более высокой плотности энергии иррадиации и увеличению риска побочных эффектов.
Обычно пациенты, которым требуется антибактериальное лечение, уже находятся под воздействием сильного стресса, а их иммунная система часто ослаблена после обширного инвазивного хирургического вмешательства, либо они страдают от серьезной инфекции, такой как туберкулез или внутрибрюшной абсцесс. Таким образом, крайне желательно, чтобы при проведении любой лечебной процедуры, связанной с такими инфекциями, пациент как можно в меньшей степени подвергался дополнительному стрессу. Следовательно, первоочередной задачей является избежать повторного внутриполостного хирургического проникновения. Степень травмы, связанной с повторным внутриполостным проникновением, такова, что для контроля так называемых супермикробов требуется применение антибиотиков в количествах, которые не способен перенести ослабленный пациент.
Настоящее изобретение исходит из установленного факта, согласно которому летальная доза, необходимая для определенного микроорганизма, зависит от длины волны излучаемого ультрафиолетового света. Путем подбора длины волны ультрафиолетового света для определенного микроорганизма или класса микроорганизмов оптимизируют летальную дозу, повышают эффективность иррадиации и сводят к минимуму риск повреждения окружающих тканей.
Как показано в приведенной выше Таблице 1, летальные дозы ультрафиолетового света неодинаковы для различных штаммов микроорганизмов. При измерениях, сведенных в Таблице 1, применялась спектрально неизбирательная ультрафиолетовая иррадиация. В Таблицах 2 и 3 приведены результаты воздействия (in vitro) на различные микроорганизмы генерированным узкополосным лазером ультрафиолетовым светом, согласованным по спектру с наиболее эффективным бактерицидным действием (определенным путем измерения кривых для различных бактерий аналогично фиг.1). Средние летальные дозы для различных штаммов бактерий, облученных светом узкополосного лазера, существенно ниже по сравнению с дозами, приведенными в Таблице 1.
| ТАБЛИЦА 2 Средние летальные дозы (в мВтсек), измеренные для различных микроорганизмов при иррадиации лазером со специфической шириной линии излучения. |
||||||
| Площадь каверны | Летальная доза (мВтсек) | |||||
| Micobacterium tuberculosis | St. Aureus | Klebsiella pneumonia | Enterobacter aerogenes | Pseudomonas aeruginos | Е. coli | |
| 28,3 | 45 | 85 | 141 | 198 | 141 | 141 |
| 50,3 | 80 | 151 | 251 | 352 | 251 | 251 |
| 78,5 | 126 | 236 | 393 | 550 | 393 | 393 |
| 113,1 | 181 | 339 | 565 | 792 | 565 | 565 |
| 153,9 | 246 | 462 | 770 | 1078 | 770 | 770 |
| 201,1 | 322 | 603 | 1005 | 1407 | 1005 | 1005 |
| 254,5 | 407 | 763 | 1272 | 1781 | 1272 | 1272 |
| 314,2 | 503 | 942 | 1571 | 2199 | 1571 | 1571 |
| 380,1 | 608 | 1140 | 1901 | 2661 | 1901 | 1901 |
| 452,4 | 724 | 1357 | 2262 | 3167 | 2262 | 2262 |
| 530,9 | 849 | 1593 | 2655 | 3717 | 2655 | 2655 |
| 615,8 | 985 | 1847 | 3079 | 4310 | 3079 | 3079 |
| 706,9 | 1131 | 2121 | 3534 | 4948 | 3534 | 3534 |
| ТАБЛИЦА 3 Средняя концентрация летальной дозы для различных микроорганизмов (в мВтсек/см2), измеренная при специфической для каждого вида бактерий иррадиации линией излучения лазера (на основании данных Таблицы 2) |
||||||
| Средняя концентрация летальной дозы (мВтсек/см2 | ||||||
| Micobacterium tuberculosis | St. Aureus | Klebsiella pneumonia | Enterobacter aerogenes | Pseudomonas aeruginos | E. coli | |
| Доза/см2 | 1,6 | 3 | 5 | 7 | 5 | 5 |
Таким образом, в первом широком варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ лечения внутриполостных инфекций, в ходе осуществления которого:
(a) определяют спектр микроорганизмов, присутствующих в популяции микроорганизмов в полости, являющейся источником инфекции,
(b) ранжируют, по меньшей мере, основные инфицирующие микроорганизмы в популяции, присутствующей в полости, исходя из их относительных количеств,
(c) выбирают длину волны ультрафиолетового света, на которой летальная доза в микроватт-секундах/см2 сведена до минимума, по меньшей мере, для наивысшего по ранжиру микроорганизма, определенного на стадии (b),
(d) дренируют инфицированную полость с целью удаления частиц, содержащихся в ней,
(e) облучают внутренность полости пульсирующим ультрафиолетовым светом, генерированным лазером с длиной волны, близкой длине волны, выбранной на стадии (с), и
(f) при необходимости повторно осуществляют стадии (d) и (е) до достижения требуемой степени разрушения микроорганизма.
Во втором широком варианте осуществления настоящего изобретения предложено устройство для лечения вызванной микроорганизмами внутриполостной инфекции, в целом имеющее:
(A) катетер, вводимый в полость и удаляемый из нее,
(B) лазерное устройство, генерирующее, по меньшей мере, один источник пульсирующего ультрафиолетового света с известной интенсивностью и длиной волны в диапазоне от около 200 до около 700 нм, и
(C) дренажную систему, служащую для удаления частиц жидкости из полости,
в котором:
(i) катетер имеет, по меньшей мере, один волоконно-оптический
волновод, доставляющий ультрафиолетовый свет, генерированный лазерным устройством, внутрь полости, а
(ii) лазерное устройство выбирают из группы, включающей лазерное устройство, генерирующее луч ультрафиолетового света с заданной длиной волны и интенсивностью, и лазерное устройство, генерирующее множество лучей ультрафиолетового света, каждый из которых имеет известную длину волны и интенсивность.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно волоконно-оптическое устройство, доставляющее луч ультрафиолетового света, представляет собой устройство одноразового использования.
Предпочтительно, лазерное устройство представляет собой комбинационный твердотельный лазер с перестраиваемой частотой. Лазерное устройство также может представлять собой комбинационный твердотельный лазер с перестраиваемой частотой и накачкой светодиодами.
Предпочтительно, катетер имеет, по меньшей мере, волоконно-оптический волновод, соединяемый с лазером и позволяющий освещать полость и отдельную прокачиваемую дренажную систему.
Предпочтительно, катетер дополнительно имеет вторую волоконно-оптическую систему, позволяющую осматривать внутренность полости.
В качестве альтернативы катетер также имеет ультразвуковую систему зондирования.
В основе настоящего изобретение лежит тот факт, что несмотря на общеизвестность того, что ультрафиолетовый свет широкого спектра является летальным для разнообразных известных микроорганизмов, включая вирусы, обладающие исключительной устойчивостью к антибиотикам, до настоящего времени отсутствовало полное понимание того, что существует «наилучшая» частота для каждого микроорганизма, на которой ультрафиолетовый свет оказывает наиболее смертоносное воздействие на такой микроорганизм. Благодаря этому для уничтожения микроорганизма возможно использовать наименьшую дозу в микроваттах/см2. Однако при этом также возникает проблема, заключающаяся в том, что лазерные устройства генерируют лазерный луч лишь с очень узким диапазоном длин волн, т.е. лазерный луч является преимущественно монохроматическим. Из этого следует, что лазерное устройство генерирует луч лишь с одной длиной волны, являющейся наиболее смертоносной лишь для одного микроорганизма (или группы близкородственных микроорганизмов) даже при наличии у такого устройства определенной возможности перестройки частоты на длину волны, соответствующую или, по меньшей мере, близкую требуемой, наиболее смертоносной длине волны. Тем не менее, как указывалось выше, в типичном случае обширного инвазивного хирургического вмешательства в брюшную полость причиной инфекций являются несколько микроорганизмов. Обычно в популяцию микроорганизмов, присутствующих в полости, входит целый спектр микроорганизмов, а причиной инфекции является вся популяция в целом. Для борьбы с таким широким спектром микроорганизмов потребовалось бы множество лазерных устройств.
В последнее время появился альтернативный лазерный источник, решающий указанные проблемы. Это так называемый комбинационный твердотельный лазер с накачкой светодиодами. Он относится к компактным твердотельным устройствам, работающим с высокой частотой следования импульсов и способным генерировать лучи с несколькими частотами путем последовательного введения различных комбинационных материалов в пульсирующий лазерный луч. Такие устройства также надежно работают с высокой частотой следования импульсов порядка 0,2 кГц. Таким образом, появилось лазерное устройство с реально перестраиваемой частотой, которое можно настроить таким образом, чтобы оно являлось наиболее смертоносным для нескольких микроорганизмов, вызывающих внутриполостную инфекцию, возникающую после обширного инвазивного хирургического вмешательства либо по иным причинам, например инфекцию внутреннего уха. Лазерные устройства такого типа изготавливает канадская компания Passat Ltd (Торонто, провинция Онтарио). Стандартное устройство способно генерировать до девяти лучей с различными настраиваемыми длинами волн в диапазоне от около 200 до около 1200 нм. Такие устройства имеют небольшие размеры, отличаются компактностью, не используют при работе опасные газы и хорошо адаптированы к эксплуатации в медицинских учреждениях.
На первой стадии осуществления способа, предложенного в настоящем изобретении, определяют микроорганизмы, присутствующие в определенной популяции, с целью установить состав популяции и ранжировать микроорганизмы пропорционально их количеству в популяции. Затем определяют наиболее смертоносную длину волны для каждого из микроорганизмов, например, при помощи испытаний, которые проводят на образцах микроорганизмов, взятых из имеющихся коллекций. После этого создают банк данных, в котором для каждого микроорганизма указана наиболее предпочтительная частота иррадиации. Так, например, было установлено, что для микроорганизмов, вызывающих туберкулез, наиболее смертоносными являются длины волн в диапазоне от около 248 до около 337 нм, при этом более длинные волны являются гораздо менее эффективными. В тоже время при определении наиболее смертоносной длины волны также желательно определить наиболее эффективную частоту следования лазерных импульсов.
На следующей стадии используют лазерное устройство, генерирующее излучение с длиной волны, желательной для одного вида микроорганизмов, занимающих наивысшее по ранжиру место в популяции, либо для трех или четырех видов, занимающих наивысшие по ранжиру места. Пространство инфицированной полости затем повергают иррадиации с целью воздействия на пораженный очаг внутри полости требуемой дозой облучения в микроваттах/см2. Затем пациента наблюдают в течение соответствующего периода времени с целью определить, необходима ли повторная иррадиация полости.
Иррадиация с выбранной длиной волны или длинами волн может также сопровождаться обычной терапией с использованием антибиотиков.
В рамках объема настоящего изобретения также предусмотрено, что для сведения к минимуму стресса, испытываемого пациентом, используют единый многоканальный катетер, имеющий, по меньшей мере, как волоконную оптику, необходимую для работы лазера, так и каналы, необходимые для эффективного осуществления дренажа и промывания полости. Для эффективного лечения, по меньшей мере, некоторых внутриполостных инфекций желательно, чтобы медицинский персонал имел возможность непосредственного визуального контроля пространства полости при помощи волоконно-оптических устройств, излучающих свет видимого диапазона, либо косвенного контроля при помощи ультразвукового зонда. Известны катетеры такого типа. Типичные катетеры, совместимые с лазером и имеющие дренажные каналы и т.п., описаны среди прочего в патенте США 5437660, выданном на имя Johnson и др., патенте США 5593404, выданном на имя Costello и др., и патенте США 5957404, выданном на имя Doiron и др.
Claims (7)
1. Способ лечения внутриполостных инфекций, заключающийся в том, что
(a) определяют спектр микроорганизмов, присутствующих в популяции микроорганизмов в полости, являющейся источником инфекции,
(b) определяют ранжирование относительных количеств, по меньшей мере, основных инфицирующих микрооргнаизмов в популяции, присутствующей в полости,
(c) выбирают длину волны ультрафиолетового света, на которой летальная доза сведена к минимуму риска повреждения окружающих тканей, по меньшей мере, для наивысшего по ранжиру штамма микроорганизма, определенного на стадии (b),
(d) дренируют инфицированную полость,
(e) облучают внутренность полости ультрафиолетовым светом, генерированным лазером, с длиной волны, выбранной на стадии (с), и
(f) при необходимости повторно осуществляют стадии (d) и (е) до достижения требуемой степени разрушения микроорганизма.
2. Устройство для лечения вызванной микроорганизмами внутриполостной инфекции, содержащее
(А) катетер, вводимый в полость и удаляемый из нее,
(B) лазерное устройство, генерирующее, по меньшей мере, одну линию ультрафиолетового света с известной интенсивностью и длиной волны в диапазоне от около 200 до около 400 нм, и
(C) дренажную систему, служащую для удаления частиц жидкости из полости,
в котором
(i) катетер имеет, по меньшей мере, один волоконно-оптический волновод, доставляющий ультрафиолетовый свет, генерированный лазерным устройством, внутрь полости, а
(ii) лазерное устройство выбирают из группы, включающей лазерное устройство, генерирующее луч ультрафиолетового света с заданной длиной волны и интенсивностью, и лазерное устройство, генерирующее лучи ультрафиолетового света, каждый из которых имеет различную длину волны и интенсивность.
3. Устройство по п.2, в котором лазерное устройство представляет собой твердотельный лазер, генерирующий излучение на одной или различных длинах волн.
4. Устройство по п.2, в котором катетер имеет отдельную прокачиваемую дренажную систему и, по меньшей мере, один волоконно-оптический волновод, по которому доставляют ультрафиолетовый свет.
5. Устройство по п.2, в котором катетер дополнительно имеет вторую волоконно-оптическую систему, работающую в видимом диапазоне длин волн и позволяющую освещать и осматривать внутренность полости.
6. Устройство по п.2, в котором катетер также имеет ультразвуковую систему зондирования.
7. Устройство по п.2, в котором, по меньшей мере, одно волоконно-оптическое устройство, доставляющее луч ультрафиолетового света, представляет собой устройство одноразового использования.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134569/14A RU2333021C2 (ru) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Способ и лазерное устройство для лечения инфекций |
| EP03783868A EP1575669B1 (en) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | A laser device for treatment of infections |
| DE60334733T DE60334733D1 (de) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Laservorrichtung zur behandlung von infektionen |
| AU2003254675A AU2003254675A1 (en) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | A method and a laser device for treatment of infections |
| BR0306196-5A BR0306196A (pt) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Método de tratamento de infecções endocavitais ou condições anormais de tecido da superfìcie e aparelho para tratamento de local infectado |
| PCT/CA2003/001186 WO2004014486A1 (en) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | A method and a laser device for treatment of infections |
| AT03783868T ATE485869T1 (de) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Laservorrichtung zur behandlung von infektionen |
| CA2515304A CA2515304C (en) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | A method and a laser device for treatment of infections |
| US10/491,426 US7409954B2 (en) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Method for treatment of infections with ultraviolet laser light |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2395584 | 2002-08-09 | ||
| CA2,395,584 | 2002-08-09 | ||
| CA002395584A CA2395584A1 (en) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | A method and a laser device for treatment of endo-cavital infections |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002123655A RU2002123655A (ru) | 2004-05-27 |
| RU2257923C2 true RU2257923C2 (ru) | 2005-08-10 |
Family
ID=31501570
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002123655/14A RU2257923C2 (ru) | 2002-08-09 | 2002-09-05 | Способ и лазерное устройство для лечения внутриполостных инфекций |
| RU2005134569/14A RU2333021C2 (ru) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Способ и лазерное устройство для лечения инфекций |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005134569/14A RU2333021C2 (ru) | 2002-08-09 | 2003-08-07 | Способ и лазерное устройство для лечения инфекций |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | ATE485869T1 (ru) |
| AU (1) | AU2003209888A1 (ru) |
| CA (1) | CA2395584A1 (ru) |
| DE (1) | DE60334733D1 (ru) |
| RU (2) | RU2257923C2 (ru) |
| WO (1) | WO2004014487A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8574490B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-11-05 | Bactriblue, Ltd. | Methods and apparatus for reducing count of infectious agents in intravenous access systems |
| US8980174B2 (en) | 2011-05-13 | 2015-03-17 | Bactriblue, Ltd. | Methods and apparatus for reducing count of infectious agents in intravenous access system |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL90318A (en) * | 1988-05-19 | 1994-05-30 | Refractive Laser Res & Dev | Device for performing surgery using laser energy |
| US5228852A (en) * | 1992-03-31 | 1993-07-20 | American Dental Laser, Inc. | Handpiece assembly for a dental laser |
| CA2102884A1 (en) * | 1993-03-04 | 1994-09-05 | James J. Wynne | Dental procedures and apparatus using ultraviolet radiation |
| US5800165A (en) * | 1995-03-28 | 1998-09-01 | Loma Linda University Medical Center | Dental instrument and method of bleaching teeth using a laser |
| DE29508077U1 (de) * | 1995-05-16 | 1995-08-10 | Wilden Lutz Dr Med | Mundpflegegerät |
| US5642997A (en) * | 1996-02-01 | 1997-07-01 | Gregg, Ii; Robert H. | Laser excisional new attachment procedure |
| JP3662068B2 (ja) * | 1996-03-21 | 2005-06-22 | 飯村 惠次 | 光触媒装置および光触媒を用いたクリーニング装置 |
| US6200309B1 (en) * | 1997-02-13 | 2001-03-13 | Mcdonnell Douglas Corporation | Photodynamic therapy system and method using a phased array raman laser amplifier |
-
2002
- 2002-08-09 CA CA002395584A patent/CA2395584A1/en not_active Abandoned
- 2002-09-05 RU RU2002123655/14A patent/RU2257923C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-03-13 AU AU2003209888A patent/AU2003209888A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-13 WO PCT/CA2003/000351 patent/WO2004014487A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-08-07 DE DE60334733T patent/DE60334733D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-07 AT AT03783868T patent/ATE485869T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-08-07 RU RU2005134569/14A patent/RU2333021C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Малая медицинская энциклопедия. М., «Советская энциклопедия», 1991, т. 1, с.136-138. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005134569A (ru) | 2006-08-27 |
| RU2333021C2 (ru) | 2008-09-10 |
| CA2395584A1 (en) | 2004-02-09 |
| ATE485869T1 (de) | 2010-11-15 |
| DE60334733D1 (de) | 2010-12-09 |
| WO2004014487A1 (en) | 2004-02-19 |
| AU2003209888A1 (en) | 2004-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11607558B2 (en) | Apparatus, method, and system for selectively effecting and/or killing bacteria | |
| US7409954B2 (en) | Method for treatment of infections with ultraviolet laser light | |
| US7435252B2 (en) | Control of microorganisms in the sino-nasal tract | |
| US6960201B2 (en) | Method for the prevention and treatment of skin and nail infections | |
| US11813368B2 (en) | Anti-microbial blue light systems and methods | |
| RU2257923C2 (ru) | Способ и лазерное устройство для лечения внутриполостных инфекций | |
| RU2798306C1 (ru) | Насадка-компрессор на УФ-облучатель для направления потока ионизированного воздуха из корпуса УФ-облучателя в рану или полость через систему дренажей | |
| US11813369B2 (en) | Ultraviolet and laser (red radiation, green radiation) radiation therapy | |
| US20230310882A1 (en) | Increased effectiveness of uv pathogen eradication | |
| EP4392136A1 (en) | Anti-microbial blue light systems and methods | |
| Bala et al. | Multispectral therapeutic endoscopy imaging and intervention |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070906 |