RU46923U1

RU46923U1 - Устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии

Info

Publication number: RU46923U1
Application number: RU2004138391/22U
Authority: RU
Inventors: М.М. Андрушкевич; А.Н. Бабко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Клиника Санитас"
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2005-08-10

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения процедур общей управляемой гипертермии. Заявляется устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии, состоящее из системы управления и измерения, ванны для размещения пациента с ложементом, снабженной системой циркуляции горячей воды, включающей се приток через входной патрубок, перелив через переливной патрубок и сток через сливной патрубок. Новым является то, что в систему управления и измерения дополнительно введены блок измерения внутренней температуры пациента, соединенный не менее чем с одним датчиком температуры, размешенным внутри тела пациента, а также контроллер измерения поглощенного телом тепла, соединенный с блоком измерения поступающего в ванну тепла, установленным во входном патрубке, блоком измерения выходящего из ванны тепла, установленном в переливном патрубке и блоком измерения выходящего из ванны тепла, установленным в сливном патрубке, при этом сама система управления и измерения выполнена на базе компьютера и дополнительно подключена к системе циркуляции горячей воды, которая оборудована дистанционно управляемыми кранами. Полезная модель включает 1 пункт формулы, 3 рисунка.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения процедур общей управляемой гипертермии.

В последнее время в медицине расширяется область применения гипертермии, используемой для лечения целого ряда заболеваний, таких как наркомания, бронхиальная астма, онкологические заболевания, ВИЧ инфекции и др. При этом, в процессе проведения гипертермии организм пациента нагревается до температуры выше 43 град. При таких температурах уже происходят конформационные переходы в белковых молекулах организма. Обычно эти переходы обратимы, но в случае внезапного неконтролируемого подъема температуры всего лишь на десятые доли градуса может произойти необратимая денатурация, автоматически приводящая к тяжелым последствиям или даже летальному исходу. Для снижения риска при проведении гипертермии нужно очень точно отслеживать внутреннюю температуру тела пациента (например, в желудке) и его общее состояние.

Известно, что нагрев организма пациента происходит за счет двух механизмов - теплопроводности тела и нагрева тела за счет переноса тепла кровью от поверхности к внутренним органам. Причем основное количество тепла поступает именно с кровью. Кровь, проходя по капиллярам лежащим в близи наружной поверхности кожи, нагревается практически до температуры воды в ванне (45°С), и затем устремляется к сердцу, по пути отдавая окружающим тканям полученное тепло. За счет циркуляции крови весь организм человека прогревается относительно равномерно. Нарушенная циркуляция приводит к неравномерности нагрева отдельных участков тела.

Регуляция потока крови осуществляется организмом. Локальные и общие системы контроля кровообращения существенно влияют на скорость и равномерность нагрева, т.е. фактически определяют теплофизические свойства организма. Поскольку системы контроля кровообращения у разных людей разные то и теплофизические свойства могут сильно отличаться от усредненной физико-математической модели человека, на основании которой строятся все энергетические расчеты при гипертермии. Поэтому большую роль играет измерение и непрерывный контроль общего количества тепла, полученного пациентом, т.е. некой «тепловой дозы».

Измерение «тепловой дозы» должно осуществляться непрерывно в процессе гипертермии, при этом сами измерения должны проводиться дистанционно, не затрудняя работу медицинского персонала и не отвлекая его. Устройство должно периодически сообщать персоналу «тепловую дозу» (так же как давление, пульс и содержание кислорода в крови) и в случае достижения заданного количества поглощенного телом тепла должно автоматически подать соответствующий

сигнал и перейти к выполнению дальнейшей программы процедуры. Точность измерения поглощенного тепла должна быть достаточной для безопасного проведения сеанса гипертермии.

Известно устройство, включающее термостат, в котором установлена решетка с подголовной опорой для размещения тела пациента, систему подачи теплоносителя в термостат, содержащую струйный распределитель теплоносителя, установленный в термостате под решеткой, емкость для теплоносителя и насос, соединенный трубопроводом с емкостью и струйным распределителем теплоносителя. В емкости установлен датчик температуры, соединенный с измерительно-управляющей системой (патент США N5069207, МКИ А 61 Н 33/00, 1991 г.).

Основными недостатками известного устройства являются, во-первых, отсутствие контроля за внутренней температурой тела пациента, т.к. эта температура является наиболее информативной для оператора и может объективно свидетельствовать об теплообменных процессах, в которых основная роль принадлежит кровообращению.

Во-вторых, нагрев тела осуществляется за счет горячего воздуха, что затрудняет расчет поглощенного телом тепла, т.к. происходит теплообмен через дополнительную среду: вода-воздух-тело пациента, а следовательно, вносятся дополнительные погрешности в расчет, связанные с собственными выделениями тепла телом пациента, потоотделением, конденсацией и испарением влаги.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для проведения гипертермии, включающее систему управления и измерения, камеру для размещения пациента, состоящую из двухсекционной ванны с ложементом, одна часть которой предназначена для размещения головы и снабжена системой циркуляции холодной воды, включающей приток, перелив и сток воды, а другая часть, предназначенная для размещения тела пациента и снабжена системой циркуляции горячей воды, включающей приток, перелив и сток воды, а также систему дополнительного электромагнитного облучения пораженного органа, включающую водонепроницаемый и электрически изолированный электрод (а.с. СССР N 221181, кл. 21 g, 24/01, 1968 г).

Основными недостатками известного устройства являются, во-первых, отсутствие контроля за внутренней температурой тела, что не позволяет при достижении предельной температуры немедленно прекратить разогрев тела и начать срочное его охлаждение.

Во-вторых, в устройстве отсутствует контроль за подводимым к телу и отводимым от него теплом, что не может не сказаться на качестве проводимой процедуры гипертермии.

В третьих, использование дополнительного магнитного воздействия на раковую опухоль не является клинически доказанным фактом положительного воздействия, но может приводить к сбоям в системе терморегуляции крови, а следовательно приводить к дополнительным побочным эффектам, снижающим эффективность гипертермии.

Кроме того, клинически доказано, что наиболее подвержены воздействию температуры внутренние органы, (например печень), поэтому они должны подвергаться наиболее дозированному нагреву и наиболее точному контролю.

В основу настоящего технического решения поставлена задача создания такого устройства для проведения процедур общей управляемой гипертермии, которое обеспечивало бы точное регулирование температуры в объеме тела пациента по заранее заданной программе на стадиях нагрева, изотермической выдержки и охлаждения, при одновременном обеспечении полной безопасности проведения процедуры для пациента.

Поставленная задача в устройстве для проведения процедур общей управляемой гипертермии, состоящем из системы управления и измерения, ванны для размещения пациента с ложементом, снабженной системой циркуляции горячей воды, включающей ее приток, перелив и сток, решается тем, что в систему управления и измерения дополнительно введены блок измерения внутренней температуры пациента, соединенный не менее чем с одним датчиком температуры, размешенным внутри тела пациента, а также контроллер измерения поглощенного телом тепла, соединенный с блоком измерения поступающего в ванну тепла, установленным во входном патрубке, блоком измерения выходящего из ванны тепла, установленном в переливном патрубке и блоком измерения выходящего из ванны тепла, установленным в сливном патрубке, при этом сама система управления и измерения выполнена на базе компьютера и дополнительно подключена к системе циркуляции горячей воды, которая оборудована дистанционно управляемыми кранами. В качестве компьютера может быть использована персональная ЭВМ (ПЭВМ).

Благодаря контроллеру измерения поглощенного телом тепла, учитывающего как подаваемое в ванну с водой тепло, так и отводимое из ванны с водой тепло, удается более точно контролировать поглощенное телом тепло, а значит более точно осуществлять процесс гипертермии пациента, при этом проводимый процесс дополнительно контролируется измерением внутренней температуры пациента и позволяет более плавно подойти к максимально допустимой температуре и не допустить ее превышения.

На фиг.1 приведена функциональная схема заявляемого устройства.

На фиг.2 приведен рисунок, поясняющий расположение пациента в ванне на поддерживающей подушке.

На фиг.3 приведена блок-схема микропроцессорного измерительного устройства.

Заявляемое устройство (см. фиг.1, 2) включает: ванну 1 со входным патрубком 2; блок измерения поступающего в ванну тепла 3; управляемый смеситель воды 4; резервуар с кипящей водой 5; переливной патрубок 6; блок измерения выходящего из ванны тепла 7; сливной кран 8; сливной патрубок 9 с управляемым сливным краном 10; кран возвратной воды 11; блок измерения выходящего

из ванны тепла 12; система управления и измерения 13 на базе ПЭВМ 14, включающая контроллер измерения поглощенного телом тепла 15 и блок измерения внутренней температуры пациента 16; датчик температуры воды 17; расположенные внутри тела датчики температуры 18 (показан только один); тело пациента 19, расположенное на поддерживающей подушке 20 и снабженное дыхательной трубкой 21; уровень воды в ванне 22.

Приведенная на фиг.3 блок-схема микропроцессорного измерительного устройства 13, включает: микропроцессор 23; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 25; расширитель ввода-вывода (РВВ) 26; информационную шину 27; клавиатуру 28, индикаторное устройство 29.

Устройство работает следующим образом. С клавиатуры 28 задают отображаемые на индикаторе 29 требуемые режимы проведения процедуры гипертермии: начальную температуру воды, время выдержки при данной температуре, скорость подъема температуры воды и т.п. В ванну 1 помещают пациента 19, укладывая его на поддерживающую подушку 20. Для заполнения ванны 1 горячей водой используется входной патрубок 2. Подаваемое в ванну тепло определяется блоком измерения поступающего в ванну тепла 3, при этом подготовка горячей воды осуществляется в управляемом смесителе воды 4, который за счет добавления к исходной теплой воде кипящей воды из резервуара 5 может за счет минимального разбавления получать требуемую температуру подаваемой воды. При превышении рабочего уровня воды в ванне 1, часть ее сливается в канализацию через переливной патрубок 6, в котором установлен блок измерения выходящего из ванны тепла 7 и кран 8. Для слива воды из ванны 1 используется сливной патрубок 9 и управляемый сливной кран 10, который в рабочем состоянии закрыт, а кран возвратной воды 11 открыт, и вода через блок измерения выходящего из ванны тепла 12 подается в управляемый смеситель воды 4 для повторного подогрева и подачи ее снова в ванну. Для автоматического контроля за работой устройства используется система управления и измерения 13 на базе ПЭВМ 14, включающая контроллер измерения поглощенного телом тепла 15. Информация от всех измерителей тепла (3, 7, 12) и датчика температуры 17, находящегося в ванне 1 позволяет ПЭВМ 14 определять поглощенное телом пациента тепло Q_{пациента}(t) на основании решения уравнения теплового баланса:

Q_{пациента}(t)=Q_{входная}(t)-Q_слива(t)-Q_{перелива}(t)-Q_потерь(t), (1)

где Q_{входная}(t) - подаваемая в ванну тепловая энергия, измеряемая блоком 3; Q_слива(t) - тепловая энергия, уходящая из ванны через сливной патрубок 9, измеряемая измерителем 12; Q_{перелива}(t) - тепловая энергия, уходящая из системы через патрубок перелива 6 и измеряемая измерителем 7; Q_потерь(t) - тепловая энергия теряемая системой за счет теплопередачи и испарения воды с поверхности ванны в атмосферу.

Величина Q_потерь(t) определяется на основании предварительной градуировочной зависимости. Для определения этой величины достаточно провести процедуру без пациента с сохранением длительности и температурных режимов, предусмотренных при проведении процесса гипертермии. Например, первоначальная температура ванны 43°С, выдержка 2 минуты, подъем температуры до 45°С, выдержка 5 минут и т.д. В этом случае в уравнении (1) левая часть становится равной 0 и тогда:

Q_потерь(t)=Q_{входная}(t)-Q_слива(t)-Q_{перелива}(t) (1)

Полученная предварительная градуировочная зависимость (2) является неотъемлемой характеристикой конкретного устройства. Она подставляется в уравнение (1) при вычислении тепловой дозы Q_{пациента}(t) при проведении общей управляемой гипертермии.

Блок измерения внутренней температуры пациента 16, соединенный с датчиками температуры 18, установленными внутри тела (на фиг.1 приведен один датчик), позволяет точно определить ту температуру, за которой возникает реальная угроза здоровью пациента и которая не может быть превышена. Зная тепловые параметры воды в различных точках системы, благодаря контроллеру 15, а также оперативно измеряя температуру внутри тела пациента с помощью блока измерения внутренней температуры пациента 16, ПЭВМ 14 поддерживает при помощи крана 11 и смесителя 4 заданную программу проведения процедуры. Все контролируемые устройством параметры и график нагрева тела пациента выводятся на экран монитора и контролируются обслуживающим персоналом. В случае превышения одного из заданных параметров процедуры, например, максимальной температуры внутри тела пациента, устройство подает звуковые команды для немедленного устранения нарушения. В случае ошибки персонала и не устранении указанного превышения температуры, ПЭВМ 14 дает команду на прекращение процедуры путем экстренного открытия крана 10, закрытия крана 11 и спуска горячей воды при одновременной подаче в ванну 1 холодной воды из смесителя 4. Благодаря использованию в заявляемом устройстве ПЭВМ, удается одновременно с высокой точностью контролировать множество температурных режимов и сам процесс проведения процедуры гипертермии. Все данные проводимого процесса сохраняются в памяти компьютера и могут быть использованы для последующего детального анализа.

Заявляемое устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии позволяет надежно контролировать процесс проведения процедуры и может широко использоваться в медицинских клиниках и больницах при комплексном лечении и профилактике онкологических и других заболеваний.

Claims

Устройство для проведения процедур общей управляемой гипертермии, состоящее из системы управления, снабженной средствами подачи и стока горячей и холодной воды, включающими входной, переливной и сливной патрубки, и системы измерения температуры, ванны для размещения пациента с ложементом, снабженной системой циркуляции горячей воды, отличающееся тем, что в систему измерения температуры дополнительно введены блок измерения внутренней температуры пациента, соединенный не менее чем с одним датчиком температуры, предназначенным для размещения внутри тела пациента, а также контроллер измерения поглощенного телом тепла, соединенный с блоками измерения поступающего в ванну тепла, установленным во входном патрубке, измерения выходящего из ванны тепла, установленном в переливном патрубке и измерения выходящего из ванны тепла, установленным в сливном патрубке, при этом сама система управления и измерения выполнена на базе компьютера и дополнительно подключена к системе циркуляции горячей воды, которая оборудована дистанционно управляемыми кранами.