Способ и устройство для лечения воспалительных процессов в дыхательной системе
METHOD AND DEVICE FOR THE TREATMENT OF INFLAMMATORY PROCESSES IN THE RESPIRATORY SYSTEM

Изобретение относится к медицине, а именно к области лечения воспалительных процессов в дыхательной системе путем магнитотерапии, сопровождающейся улучшением аэробных и анаэробных возможностей организма.
Далее в тексте описания изобретения будет использован термин «полосовой домен». Известно существование полосовых доменных структур ферромагнетиков (Тикадзуми С. «Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение», глава 6 «Доменная структура», § 17, г. «Полосовые домены», М.: Мир, 1987, с. 218-220), которые визуализируются методом порошковых фигур в виде полос, (см. фиг. 1) (цит. по Тикадзуми С. «Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение. М.: Мир, 1987, с. 106).
Также будет использован термин «лабиринтный домен». Известно существование лабиринтных доменных структур ферромагнетиков (Тикадзуми С. «Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение», глава 6 «Доменная структура», § 15 «Наблюдение доменов», а. «История вопроса и метод порошковых структур», М.: Мир, 1987, с. 154-163), которые визуализируются методом порошковых фигур в виде лабиринта (см. фиг. 2) (цит. по Тикадзуми С. «Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение. М.: Мир, 1987, с. 157).
В тексте описания фигурирует метод порошковых фигур. «Данный метод наблюдения доменов аналогичен способу получения изображения силовых линий магнита, расположенных под листом бумаги, с помощью насыпаемых сверху железных опилок. Он состоит в том, что на отшлифованную поверхность ферромагнетика наносят мельчайшие магнитные частицы и наблюдают в микроскоп доменную структуру (цит. по Тикадзуми С. «Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение. М.: Мир, 1987, с. 157).
Также будет использован термин «фрактал» и производное от него - «фрактальный». Известно, что фракталом (лат. fractus - дробленый, сломанный, разбитый) называют множество, обладающее свойством самоподобия (объект, в точности или приближенно совпадающий с частью себя самого, то есть целое имеет ту же форму, что и одна или более частей). Многие объекты в природе обладают свойствами фрактала, например: побережья, облака, кроны деревьев, снежинки, система кровообращения, альвеолы (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B0%D0%BB). Фрактал подразумевает неупорядоченность и относится к структурам ярко выраженной иррегулярности; фрактал призван исключить всякий намек на прямые линии (Мандельброт Б. «Фрактальная геометрия природы», глава «Пространственная однородность, масштабная инвариантность и самоподобие», М.: Институт компьютерных исследований, 2002, 656 с).
В тексте также будет использован математический термин «меандр» и производный от него - «меандровый». Меандр или замкнутый меандр - это замкнутая кривая без самопересечений, которая пересекает прямую несколько раз. Интуитивно, меандр можно рассматривать как дорогу, пересекающую реку мостами в нескольких местах (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%DO%B5%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80_(%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0).
Разработанное техническое решение не позволяет развиться бронхолегочным осложнениям при застойных явлениях в легких, а позволяет сократить время лечения воспалительных процессов в дыхательной системе, улучшить аэробные и анаэробные возможности организма, а также усилить эффект при проведении интенсивной терапии.
Изобретение может быть использовано при респираторной инфекции, в частности, при заражении коронавирусом SARS-CoV-2, а также застойных явлениях в легких, легочной и сердечно-сосудистой недостаточности, сахарном диабете.
В связи с энергонезависимостью устройства его можно использовать для оказания медицинской помощи при отсутствии электрического питания, например, в полевых условиях и дальних экспедициях.
Известен (RU, патент 2307684, опубл. 10.10.2007) способ профилактики бронхолегочных осложнений с применением магнитотерапии. При реализации известного технического решения проводят воздействие на организм пациента магнитным полем. Поле генерируют устройством, которое содержит магнитную пленку феррит-граната с шириной полосового домена от 13 до 20 мкм. Производят сканирующие перемещения устройства над областями передней, задней и боковых поверхностей грудной клетки дистанционно на расстоянии от 5 до 35 мм. Время воздействия составляет от 3 до 6 минут. Воздействие осуществляют в течение 5 сеансов с интервалом воздействия 12 часов. Способ позволяет снизить количество осложнений.
Известен (RU, патент 2307683, опубл. 10.10.2007) способ лечения воспалительных участков трахеобронхиального дерева и легких. Проводят воздействие последовательно над зонами Захарьина-Геда и воспаленной областью грудной клетки магнитным полем, генерированным устройством, содержащим магнитную пленку феррит-граната с шириной полосового домена от 13 до 20 мкм.
Существенными недостатками вышеуказанных способов является использование устройства, содержащего магнитную пленку феррит-граната с полосовым доменом, воздействие только магнитным полем, а также ограниченность воздействия только на грудную клетку.
Известно, «что все системы и органы человека являются нелинейными фрактальными структурами. Примерами нелинейных фрактальных структур человека являются кровеносные сосуды, начиная от аорты и заканчивая капиллярами, нервные клетки, кишечные крипты, бронхиальное дерево, головной мозг, иммунная система, печень, почки, вестибулярный аппарат. В действительности, вся физическая структура человеческого тела имеет фрактальную природу» (цит. по Маджуга А.Г., Синицину И.А., Уваровой Л.Н. «Здоровье человека как многомерный феномен: фрактальный подход», Здоровье и образование в XXI веке, 2015. - С. 294).
«Фрактальными свойствами обладают все сосудистые системы животного организма - кровеносные сосуды и капилляры, бронхи, лимфатические сосуды, желчные протоки, нервная система» (цит. по Ткачевой Л.О. «Воздействие фрактальных динамических изображений на функциональное состояние человека», Вестник СПбГУ. Сер. 12. 2010. Вып.2. - С.381).
Кроме того, фракталы найдены и на субклеточном уровне организации живой системы - поверхность ядерной мембраны, цитоскелет. Установлено, что значения фрактальной размерности ядерных мембран нормальных клеток по величине больше, чем у злокачественных клеток, причем эта разница относится к самым ранним симптомам злокачественного перерождения клетки (Урицкий В.М., Музалевская Н.Н. «Фрактальные структуры и процессы в биологии», Биомедицинская информатика и эниология. СПб., 1995. - С.87).
Эксперименты и наблюдения свидетельствуют, что нарушение фрактальной структуры электромагнитного фона, происходящее, например, при геомагнитных бурях, приводит к дестабилизации регуляторных функций и провоцирует развитие патологий, причем одной из главных характеристик возмущающего действия геомагнитных вариаций оказывается уровень их нестационарности. С увеличением нестационарности геомагнитного фона растет отличие его структуры от фрактальной. Напротив, облучение биологической системы стохастическим сверхнизкочастотным магнитным полем, копирующим по своей структуре невозмущенный фрактальный геомагнитный фон, оказывает выраженное позитивное действие на ее важнейшие физиологические функции. Устойчивые поля фрактальной временной структуры могут служить эффективным средством лечения широкого круга заболеваний (Ткачева Л.О. «Воздействие фрактальных динамических изображений на функциональное состояние человека», Вестник СПбГУ. Сер. 12. 2010. Вып.2. - С.382).
Потребность живых систем в самоподобной организации внешней среды подтверждается целым рядом других наблюдений. Например, известно, что техногенные низкочастотные акустические помехи, отличные по масштабной структуре от фрактальных сигналов, могут вызвать серьезные функциональные нарушения. Нестационарные изменения космофизической обстановки могут деформировать фрактальные реализации естественных флуктуаций биохимических показателей. Напротив, фрактальные паттерны различной природы действуют благотворно и, как и фрактальное магнитное поле, начинают находить применение в терапии (Полонников Р.И. «Особая информационная роль ЭМП в телемедицине», Новые информационные технологии на пороге XXI в. СПб., 1998. - С.211).
В вышеуказанных же способах профилактики и лечения заболеваний используется устройство, генерирующее магнитное поле с использованием полосового домена магнитной пленки феррит-граната, имеющего линейную регулярную нефрактальную структуру, что снижает эффективность профилактики и лечения, так как полосовой домен не соответствует принципу фрактальности, в то время как бронхиальное дерево, альвеолы, система кровообращения, лимфатическая система, иммунная система, нервная система, вовлекаемые в воспалительный процесс, являются фрактальными структурами.
Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке способа и устройства для лечения воспалений в дыхательной системе и улучшения аэробных и анаэробных возможностей организма.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в обеспечении возможности купирования воспалительных процессов в дыхательной системе.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное техническое решение, включающее способ и устройство лечения воспалительных процессов в дыхательной системе путем магнитотерапии, сопровождающейся улучшением аэробных и анаэробных возможностей организма.
Согласно разработанному способу осуществляют воздействие на грудную клетку пациента магнитным полем, причем используют фрактальное магнитное поле, генерируемое устройством, содержащим магнитную пленку феррит-граната с шириной лабиринтно-меандрового домена от 13 до 20 мкм и намагниченностью насыщения 10-1000 Гс, причем вектор намагниченности перпендикулярен поверхности пленки, воздействие осуществляют как местно на грудной клетке последовательно над зонами Захарьина-Геда и воспаленной областью, так и удаленно на кровь, протекающую по сосудам, причем воздействие осуществляют с интервалом, по меньшей мере, 12 часов.
Предпочтительно воздействие над грудной клеткой осуществляют сканирующим перемещением устройства дистанционно на расстоянии от 1 до 35 мм от кожного покрова по часовой стрелке, при этом время воздействия составляет от 3 до 6 минут.
Преимущественно воздействие на кровь, протекающую по сосудам, осуществляют статично, устанавливая разработанное устройство над артериями, в частности, над arteria radialis, на время до 60 минут при одностороннем воздействии и до 30 минут при двустороннем воздействии или устанавливают устройство над магистральными сосудами, предпочтительно, в паховой области, до 12 минут при одностороннем воздействии и до 6 минут при двустороннем воздействии.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство для лечения воспалительных процессов в дыхательной системе. Устройство содержит эпитаксиальную магнитную пленку феррит-граната толщиной 0,5-50 мкм, имеющую лабиринтно-меандровую структуру домена шириной от 13 до 20 мкм и намагниченность насыщения 10-1000 Гс, причем вектор намагниченности перпендикулярен поверхности пленки, которая нанесена на одну из сторон монокристаллической немагнитной подложки из граната толщиной 0,5-25,0 мм.
Подложка предпочтительно выполнена из галлий-гадолиниевого граната.
В некоторых вариантах реализации разработанного устройства оно содержит магнитодоменный излучатель с поперечным размером до 80 мм, выполненный на основе указанной магнитодоменной структуры, а также корпус-держатель и прижимной элемент излучателя.
В других вариантах реализации устройство содержит магнитодоменный излучатель с поперечным размером до 35 мм, выполненный на основе указанной магнитодоменной структуры, а также корпус-держатель, прижимной элемент излучателя и удерживающий элемент устройства в виде ремешка для часов.
В варианте исполнения для еще большего усиления биоэффекта на другой стороне указанной монокристаллической подложки немагнитного граната дополнительно закреплена полупроводниковая пластина с дырочной проводимостью, например МКБ-10.
Разработанное устройство также может быть использовано для профилактики бронхолегочных осложнений. Профилактику осуществляют путем фрактального воздействия одним магнитодоменным устройством местно на переднюю, заднюю и боковые поверхности грудной клетки, а другим - удаленно на кровь, протекающую по сосудам.
При лечении воспалений в дыхательной системе воздействуют аналогичным образом местно на грудной клетке последовательно над зонами Захарьина-Геда и воспаленной областью и удаленно на кровь. Местное воздействие магнитодоменным устройством осуществляют сканирующими перемещениями устройства над поверхностью грудной клетки дистанционно на расстоянии от 1 до 35 мм, а время воздействия составляет от 3 до 12 минут, причем воздействие следует осуществлять с интервалом, по меньшей мере, 12 часов. Предпочтительно сканирование осуществляют спиралевидными движениями устройства по часовой стрелке. В случае лечения воспалительных процессов в легких больного, которого невозможно переворачивать, например в реанимационном отделении при подключении больного к различным аппаратам, воздействие осуществляют на проекцию области воспаленных тканей легких по передней и боковым поверхностям грудной клетки.
Удаленное воздействие магнитодоменным устройством на кровь, протекающую по сосудам, осуществляют одновременно или последовательно с местным статично дистанционно на расстоянии до кровеносного сосуда до 35 мм. Время воздействия на кровь магистральных сосудов составляет от 3 до 12 минут, причем одновременное воздействие на парные магистральные сосуды, например в паховой области, составляет от 3 до 6 минут слева и справа или до 12 минут при одностороннем воздействии. Время воздействия на кровь немагистральных сосудов, например arteria radialis в области запястья, составляет до 60 минут, причем одновременное или последовательное воздействие на парные немагистральные сосуды составляет до 30 минут, например на левой и правой верхней конечности в области запястья, или до 60 минут при одностороннем воздействии. Воздействие следует осуществлять с интервалом, по меньшей мере, 12 часов.
Способ и устройство для лечения бронхолегочных осложнений, лечения воспалительных процессов в дыхательной системе и улучшения аэробных и анаэробных возможностей организма иллюстрируются на фиг. 3, 4 и 5.
На фиг. 3 представлена фрактальная доменная структура пленки феррит-граната, на фиг. 4 и 5 - конструктивные элементы магнитодоменного устройства соответственно для местного воздействия на грудную клетку и удаленного воздействия на кровь.
На фиг. 3 показана структура пленки феррит-граната с фрактальным лабиринтно-меандровым доменом, визуализированная методом порошковых фигур с использованием поляризованного микроскопа.
На фиг. 4 устройство содержит воздействующий магнитодоменный излучатель 1, корпус-держатель 2 и прижимной элемент излучателя в виде кольца 3.
На фиг. 5 устройство содержит воздействующий магнитодоменный излучатель 1, корпус-держатель 2, прижимной элемент излучателя в виде квадрата 3 и удерживающий элемент устройства в виде ремешка для часов 4.
Способ и устройство для лечения воспалений в дыхательной системе и улучшения аэробных и анаэробных возможностей организма реализуется следующим образом. При осуществлении сканирующих перемещений устройства над поверхностью грудной клетки дистанционно на расстоянии от 1 до 35 мм происходит механическое преобразование фрактального магнитного постоянного поля в переменное, представляющее собой стохастическое низкочастотное магнитное поле, копирующее по своей структуре невозмущенный фрактальный геомагнитный фон, что оказывает выраженное позитивное действие на важнейшие физиологические функции дыхательной системы. Одновременно фрактальная структура лабиринтно-меандрового домена также является источником стохастического низкоинтенсивного высокочастотного электромагнитного излучения, имеющего в своем составе биотропные частоты, которые используются в крайне высокочастотной терапии, например, 42,3, 53,6 и 61,2 ГГц. При статическом расположении магнитодоменного устройства над кровеносными сосудами, например в виде браслета, надеваемого на запястье над arteria radialis, фрактальное магнитное переменное поле возникает в крови за счет ее движения по сосудам. Одновременно фрактальная структура лабиринтно-меандрового домена также является источником стохастического низкоинтенсивного высокочастотного электромагнитного излучения, имеющего в своем составе биотропные частоты, например, 61,2 ГГц, которая напрямую действует на кислород крови, активизируя метаболические процессы и тем самым улучшая аэробные и анаэробные возможности организма, так как данная частота является частотой резонансного электромагнитного поглощения кислорода, являющегося парамагнетиком и одним из главных природных газов, участвующих в газообмене большинства форм жизни на Земле, включая человека.
Улучшение аэробных и анаэробных возможностей организма имеет прямое отношение к профилактике бронхолегочных осложнений и лечению воспалительных процессов в дыхательной системе при заражении коронавирусом SARS-CoV-2, вызывающим заболевание COVID-19. Как известно из временных методических рекомендаций «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)» (версия 6 (28.04.2020)), основными входными воротами возбудителя является эпителий верхних дыхательных путей. Быстро достижимой мишенью являются альвеолярные клетки II типа (АТ2) легких, что определяет развитие, как правило, двусторонней пневмонии. При тяжелом течении часто наблюдают быстро прогрессирующее заболевание нижних дыхательных путей, пневмонию, острую дыхательную недостаточность (ОДН), острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС), сепсис и септический шок. Среди заболевших пациентов часто отмечают такие сопутствующие заболевания, как сахарный диабет (в 20%) и сердечно-сосудистые заболевания (15%), которые сопровождаются ухудшением аэробных и анаэробных возможностей организма.
В этой связи использование магнитодоменного устройства в виде браслета для воздействия на кровь для улучшения аэробных и анаэробных возможностей организма показано у всех категорий больных, имеющих сахарный диабет, дыхательную и сердечно-сосудистую недостаточность.
В дальнейшем сущность изобретения будет рассмотрена с использованием следующих примеров реализации.
1. Радиометрия на частоте 61,2 ГГц - частоте поглощения кислорода. Радиометрия проводилась по методике, изложенной в диссертации А.С.Козьмина «Низкоинтенсивное электромагнитное излучение миллиметрового диапазона воды и водных растворов», ИРЭ РАН, М., 2011. Исследовалось устройство, содержащее воздействующий магнитодоменный излучатель с шириной лабиринтно-меандрового домена, равной 18 мкм, корпус-держатель и прижимной элемент излучателя в виде кольца диаметром 35 мм, перекрывающий измерительный рупор радиометра. В ходе эксперимента определено собственное низкоинтенсивное электромагнитное излучение магнитодоменного устройства на частоте 61,2 ГГц.
2. Влияние магнитодоменного устройства на аэробные и анаэробные возможности организма. Размеры устройства в виде браслета - 250×35×5 мм. Параметры магнитодоменного излучателя:
- размер - 15×15 мм;
- ширина лабиринтно-меандрового домена - 17,5 мкм;
- магнитная индукция - в пределах 8-36 мТл.
В опытной группе магнитодоменное устройство в виде браслета надевают на запястье по типу часов у спортсменов-легкоатлетов за 1 час до тренировки на 60 минут ежедневно в течение 6 дней. Крепление устройства производят магнитодоменным излучателем к поверхности кожи, не касаясь ее. Расстояние между магнитодоменным излучателем и кожей - 2-3 мм. В контрольной группе спортсменов магнитодоменное устройство не надевают.
В результате медико-биологического обследования спортсменов установлено следующее:
- все изменения показателей, характеризующих как аэробные, так и анаэробные возможности спортсменов-легкоатлетов, а именно: частоты сердечных сокращений при аэробном и анаэробном пороге, потребления кислорода при аэробном и анэаробном пороге, частоты сердечных сокращений при максимальном потреблении кислорода и максимального потребления кислорода, в опытной группе имели только положительную динамику и достоверно в 5,3 раза превышали аналогичные изменения в контрольной группе, то есть происходит активация не только аэробного окислительного фосфорилирования, но и анэробного гликолиза, что имеет существенное значение при сахарном диабете, дыхательной и сердечнососудистой недостаточности;
- в опытной группе спортсменов отмечено повышение среднего объема гемоглобина на эритроцит на 3,53%, в то время как у контрольной группы имело место снижение этого показателя на 1,37%. При этом, что очень важно, в опытной группе увеличилась и средняя концентрация гемоглобина в эритроците на 2,75%, а в контрольной группе - снизилась на 1,25%. Выявленные изменения в опытной группе, безусловно, увеличивают количество доставляемого к тканям кислорода. Выявленные изменения достоверны;
- в опытной группе спортсменов отмечено достоверное снижение общего количества тромбоцитов на 21,6%, а у контрольной группы - только на 7,3%, что существенно для профилактики тромбозов сосудов легких при респираторной инфекции, вызванной коронавирусом SARS-CoV-2. При этом в период исследования уровень тромбоцитов у всех спортсменов остается в пределах референтных значений и не вызывает риска кровотечений.
3. Профилактика бронхолегочных осложнений.
Известно, что у больных, у которых на фоне гиподинамии, связанной с острым токсическим состоянием и угнетением сознания до комы, практически всегда возникают застойные явления в легких, легочная недостаточность и пневмония. С целью профилактики ожидаемого развития пневмонии у больного С. 39 лет с клиническим диагнозом: отравление психотропными препаратами (бензодиазепины, аминотриптилин) НБ ст., суицид, кома (5 балов по шкале Глазго), осложненная нарушением дыхания по механическому типу, в реанимационном периоде на базе Московского Городского центра острых отравлении Научно-исследовательского института скорой помощи им. Н.В. Склифосовского проводят профилактическое местное воздействие магнитодоменным устройством с шириной меандрового домена 17 мкм, намагниченностью насыщения 108 Гс и диаметром излучателя 60 мм. Больной поступает в отделение токсикологической реанимации и интенсивной терапии спустя 5,5 часов после отравления, где ему интубируют трахеи и налаживают искусственную вентиляцию легких. Продолжительность комы - 27 часов. В первые сутки с момента поступления в комплекс интенсивной детоксикации включено местное воздействие фрактальным магнитным и высокочастотным электромагнитным полем путем спиралевидного перемещения по часовой стрелке магнитодоменного устройства дистанционно на расстоянии 5-30 мм от кожного покрова в области передней, задней и боковой стенок грудной клетки с экспозицией 5 минут.
На фоне проведенной терапии бронхолегочных осложнений не выявлено и больной выписан из стационара на 5 сутки.
4. Лечение воспалений в дыхательной системе.
Группе больных из 15 человек, которым с целью купирования воспалительных процессов в дыхательной системе, возникших в ослабленном токсикантами и ядами организме, на раннем реанимационном этапе на базе Московского Городского центра острых отравлении Научно-исследовательского института скорой помощи им. Н.В. Склифосовского проводят лечебное удаленное статическое воздействие магнитодоменным устройством с шириной меандрового домена 17 мкм, намагниченностью насыщения 108 Гс и диаметром излучателя 60 мм. В первые сутки с момента поступления в отделение токсикологической реанимации и интенсивной терапии в комплекс интенсивной терапии включено удаленное воздействие фрактальным магнитным и высокочастотным электромагнитным полем путем статического расположения магнитодоменного устройства на расстоянии до 20 мм от кожных покровов в паховой области с обеих сторон над магистральными сосудами с экспозицией по 3 минуты слева и справа. В результате по сравнению с контрольной группой, где указанное воздействие не проведено, через 10 суток верифицировано отчетливое противовоспалительное действие от применения магнитодоменного устройства.
Применение предлагаемого способа и устройства позволяет осуществлять профилактику бронхолегочных осложнений, лечение воспалительных процессов в дыхательной системе и улучшение аэробных и анаэробных возможностей организма, а также усилить эффект при проведении интенсивной терапии. Изобретение может быть использовано при респираторной инфекции, в частности, при заражении коронавирусом SARS-CoV-2, а также застойных явлениях в легких, легочной и сердечно-сосудистой недостаточности, сахарном диабете. В связи с энергонезависимостью устройства его можно использовать для оказания медицинской помощи при отсутствии электрического питания, например, в полевых условиях и дальних экспедициях.