УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОТМОРОЖЕНИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для снижения тяжести последствий холодовых травм.
Отморожения составляют от 10 до 15% травматических случаев, при этом глубокие отморожения требуют длительного лечения – до 65 суток – и в массе случаев заканчиваются  обширными ампутациями. Вероятность  инвалидизации при глубоких отморожениях достигает 90%. Объективная потребность в оборудовании для лечения отморожений обусловлена климатическими условиями России, где на большей части территории холодный период длится до 6 месяцев. Следует отметить, что проблема лечения отморожений существует и в более теплых регионах, поскольку прекращение кровообращения в конечности наблюдается уже при +12°С. Несмотря на важность проблемы, лечение глубоких отморожений носит в основном консервативный характер. Специализированное оборудование отсутствует.
Перспективным направлением в лечении отморожений является прогрев конечности проникающим в глубину тканей СВЧ излучением. Глубинный прогрев обеспечивает снятие стойкого спазма основных питающих сосудов и восстановление адекватного кровотока во всей массе конечности. Однако большинство существующих устройств для СВЧ нагрева не подходит для решения этой задачи. Все они имеют поверхностные (иногда внутриполостные) аппликаторы, неприспособленные для того, чтобы выполнять функцию объемного нагрева. Неконтролируемая часть излучения рассеивается в окружающем пространстве, оказывая вредное воздействие на пациента и обслуживающий персонал.
Известно устройство для лечения отморожений конечностей по патенту РФ № 2334494 [1]. Устройство содержит источник СВЧ излучения и связанную с ним  экранированную рабочую камеру, снабженную отверстием, по периметру которого закреплен своим раскрывом гибкий рукав, выполненный из  металлической сетки, помещенной между слоями ткани. Преимущество устройства заключается в дозированном объемном воздействии прогревающего излучения на пораженную конечность, помещаемую в рабочую камеру. При этом реализуется принцип «черного тела», согласно которому вся мощность, поступающая в рабочую камеру с отражающими стенками, рассеивается в помещенном туда поглощающем объекте. В данном случае таким объектом служит отмороженная конечность, а неконтролируемое облучение пациента и персонала сводится к минимуму. В качестве источника СВЧ излучения в известном устройстве используется бытовая микроволновая печь, что обусловлено в первую очередь ее непревзойденной дешевизной и доступностью. СВЧ печь имеет рабочую частоту порядка 2450 МГц, которой соответствует рабочая длина волны порядка 126 мм. Связь между рабочим объемом печи и экранированной рабочей камерой осуществляется через отверстие в их общей стенке. В рабочий объем печи помещается балластная нагрузка, в которой рассеивается избыток мощности источника СВЧ излучения. Балластная нагрузка представляет собой сосуд с водой. В соответствии с концепцией «черного тела» доля мощности источника, отводимая в экранированную рабочую камеру, равна отношению площади отверстия связи к общей площади стенок рабочего объема печи. Минимальное вмешательство в конструкцию печи, состоящее в выполнении отверстия в задней стенке, обеспечивает работу печи в штатном режиме с сохранением всех факторов, обеспечивающих ее безопасность. Применение устройства производится в соответствии с известным «Способом лечения отморожений по принципу СВЧ нагрева» по пат. РФ № 2360713.
Недостатки данного устройства обусловлены большими размерами, весом и энергопотреблением микроволновой печи. Эти факторы ограничивают мобильность и транспортабельность устройства, а также возможность автономной работы, что особенно важно в условиях чрезвычайных ситуаций. Кроме того, недостатком является необходимость холостого рассеяния большей части мощности в балластной нагрузке. При этом не исключается вероятность неправильного обращения, заключающегося в подключении устройства без балластной нагрузки (без воды), что снижает безопасность устройства, так как может вызвать термическое поражение у пациента. Опыт работы показывает, что металлическая сетка рукава имеет тенденцию к образованию складок, а затем изломов по линиям складок. Указанные недостатки не позволяют считать известное устройство приемлемым для тиражирования и массового применения.
Указанные недостатки частично преодолены в полезной модели   «Устройство для лечения отморожений конечностей» [2].
Устройство для лечения отморожений содержит терапевтический прибор, служащий источником СВЧ излучения, и связанную с ним посредством коаксиального кабеля экранированную рабочую камеру, снабженную установленным на ее стенке разъемом, присоединенным к расположенному внутри камеры излучателю, а также отверстием, по периметру которого закреплен своим раскрывом гибкий защитный рукав, выполненный из  проводящего слоя, помещенного между слоями ткани. В качестве терапевтического прибора использован прибор СМВИ-200, излучатель представлен четвертьволновой короткозамкнутой линией, выполненной из металлической пластины, а проводящий слой в защитном рукаве представлен полимерной металлизированной пленкой.
Преимущества известного устройства состоят в следующем.
Терапевтический прибор СМВИ-200 [3] является современным прибором, массово выпускаемым и отвечающим всем требованиям безопасности.  Уровень мощности программно задается и может, в частности, составлять 15, 30, 45 и 60 Вт в непрерывном режиме или 10, 20, 30, 40, 50 и 60 Вт в импульсном режиме, что позволяет устанавливать оптимальный уровень для любых ситуаций, связанных с воздействием на пораженную конечность.
Излучатель в виде четвертьволновой короткозамкнутой линии обеспечивает эффективную передачу энергии СВЧ излучения внутрь камеры. Металлическая пластина, образующая линию,  обеспечивает достаточно широкий частотный диапазон согласования излучателя и устраняет необходимость его настройки. Благодаря относительно малым габаритам (высота не более 15 мм) излучатель не препятствует любым манипуляциям в объеме рабочей камеры.
Использование в защитном рукаве металлизированной полимерной пленки в качестве проводящего слоя имеет преимущества относительно металлической сетки, состоящие в большей гибкости, отсутствия тенденции к формированию складок и переламыванию вдоль складок.
В то же время известная полезная модель обладает ограниченными возможностями контроля и управления распределением температуры в объекте воздействия:
1. В известной полезной модели затруднен контроль распределения температуры объекта воздействия в направлении от поверхности вглубь. В связи с затуханием СВЧ излучения при распространении вглубь объекта наибольший нагрев имеет место в поверхностных слоях, хотя предпочтителен нагрев преимущественно в глубине. При этом остается риск повреждения поверхностных слоев, в то время как глубинные слои остаются недостаточно прогретыми. Для снижения риска нагрев производится медленно, чтобы выделяемое тепло достигало глубины за счет теплопроводности.
2. В известной полезной модели затруднен также контроль распределения температуры вдоль поверхности объекта воздействия. В связи с резонансной структурой поля в рабочей камере в ней присутствуют области максимальной и минимальной напряженности, что проявляется в неравномерности прогрева.
3. В известной полезной модели затруднен объективный контроль температуры современными средствами, например, тепловизором, что связано с отсутствием подходящих окон для наблюдения.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в расширении возможностей контроля и управления распределением температуры в объекте воздействия.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для лечения отморожений конечностей, содержащем  источник излучения, экранированную рабочую камеру, снабженную отверстием, по периметру которого закреплен своим раскрывом метало-тканевый рукав, и излучателем, связанным с источником излучения посредством коаксиального кабеля, в отличие от прототипа, в стенках камеры выполнен ряд закрытых металлическими решетками отверстий, в которых с внутренней стороны камеры в шахматном порядке установлены вентиляторы с закрепленными на крыльчатках полуволновыми металлическими пластинами.
Полезная модель иллюстрируется фигурами 1-2.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства. На фиг. 2 изображен пример выполнения вентилятора с наклеенной на крыльчатку полуволновой пластиной из металлической фольги.
Устройство для лечения отморожений конечностей (фиг. 1) содержит источник СВЧ излучения 1, представленный терапевтическим прибором СМВИ-200, и экранированную рабочую камеру 2 с СВЧ излучателем, связанным с источником излучения посредством коаксиального кабеля 3. Рабочая камера 2 снабжена отверстием, по периметру которого закреплен своим раскрывом металло-тканевый гибкий рукав 4.
В стенках камеры 2 выполнен ряд закрытых металлической сеткой отверстий 5. С внутренней стороны камеры в некоторых отверстиях, чередуясь в шахматном порядке, установлены вентиляторы 6. На крыльчатках вентиляторов (фиг. 2) закреплены металлические пластины 7. Отверстия и вентиляторы присутствуют также на невидимой на рисунке боковой стенке рабочей камеры
Устройство работает следующим образом. Объект воздействия (отмороженная конечность) вводится в полость рабочей камеры 2 через защитный рукав 3. При включении источника СВЧ излучения 1 микроволновая энергия через коаксиальный кабель 3 поступает в полость  рабочей камеры 2. Поскольку стенки камеры и металлизированная пленка рукава эффективно отражают СВЧ излучение, вся подводимая в камеру энергия рассеивается в объекте воздействия, прогревая его как на поверхности, так и в глубине. Этим достигается требуемый терапевтический эффект, состоящий в снятии спазма основных питающих сосудов и восстановлении кровотока. Присутствие вентиляторов 6 обеспечивает отвод избыточного тепла с поверхностных слоев объекта воздействия, что снижает риск  их повреждения за то время, как произойдет достаточный прогрев в глубине объекта. Наличие вентиляционных отверстий 5, половина из которых снабжена вентиляторами, а половина, чередуясь через одно в шахматном порядке, свободна, способствует установлению всесторонней циркуляции воздуха в камере с поступлением его извне и выводом наружу. Закрепленные на крыльчатках вентиляторов полуволновые металлические пластины 7 служат в качестве переотражателей падающих на них волн. В результате вращения крыльчаток распределение максимумов и минимумов напряженности поля в рабочей камере периодически меняется, что способствует более равномерному распределению интенсивности нагрева по поверхности. Металлические решетки в отверстиях 5 препятствуют проникновению СВЧ излучения наружу. Сквозь ячейки решеток можно не только визуально наблюдать за объектом, но и объективно регистрировать поверхностную температуру тепловизором. Это позволяет оператору управлять мощностью излучения, добиваясь оптимального режима нагрева.
Таким образом, сочетание заявленных отличий действительно обеспечивает расширение возможностей контроля и управления распределением температуры в объекте воздействия.
Цитируемая литература
1. Патент РФ № 2334494, МПК A61F7/00, A61N5/02, A61N5/00, H05B6/64, опубл. 27.09.2008.
2. Патент РФ № 170090, МПК МПК A61N5/02, опубл. 13.04.2017.
3. Терапевтический прибор СМВИ-200 [Электронный ресурс] – URL: http:// http://www.medteco.ru/ru/produktsiya/fizioterapiya/smv-terapiya/smv (дата обращения: 27.12.2018).