ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ
PHYSIOTHERAPY DEVICE

Настоящее изобретение относится к разделу медицинской техники, точнее к аппаратам дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, и может быть использовано при лечении легочных заболеваний, воспалительных процессов, для быстрого заживления и обезболивания ран, ожоговых травм, флебитов, тромбофлебитов, маститов, артритов и артрозов, радикулитов и других заболеваний.
Известно устройство с излучателем электромагнитной энергии для ВЧ- и СВЧ-терапии полостных органов, содержащее корпус с вмонтированным в него коаксиальным вводом энергии и излучателем в виде коаксиального резонатора (Патент RU 2117496 от 15.01.1996, A61N 5/02 [1]). Однако аналог [1] предназначен только для терапии полостных органов и не может быть использован при лечении легких, печени, поджелудочной железы и других изолированных органов.
Известен также аппарат для терапевтического воздействия микроволновой электромагнитной энергией по патенту США 6026331, опубликованному 15.02.2000 [2]. Этот аппарат используется в гинекологии для лечения меноррагии путем локального облучения (абляции). Устройство включает датчик, снабженный по меньшей мере одним излучателем микроволновой энергии, и схему управления. Недостаток устройства [2] состоит в узком назначении и возможности его использования только для одной конкретной терапевтической задачи.
2
Известен способ микроволновой резонансной терапии и устройство для его осуществления по патенту США 5152286 [3], опубликованному 6.10.1992. Устройство по этому патенту содержит генератор с активным элементом, канал передачи электромагнитной энергии, преобразователь электромагнитной энергии и излучающую антенну. Устройство осуществляет воздействие на биологически активные зоны высокочастотным электромагнитным излучением с плотностью мощности от 10 Вт/см. Целесообразно применение устройства для больных, страдающих расстройствами гастродеуденальной системы, хроническими болезнями легких, расстройствами нервной системы и опорно-двигательного аппарата. Недостатком данного устройства [3] является узкая область его применения - только для воздействия на рефлекторные зоны, что обуславливает длительность процедуры и сравнительно невысокую эффективность.
Наиболее близким по конструктивным признакам к заявляемому объекту является физиотерапевтический аппарат, содержащий блок питания, пульт управления, СВЧ-генератор, блок формирования рабочего сигнала, включающий генераторы рабочих частот и коммутатор, модулятор и СВЧ-излучатель (Патент RU №2179465, опубликованный 20.02.2002 г. [4]).
Аналог [4] выбран нами в качестве прототипа.
Устройство [4], хотя и позволяет избирательно воздействовать на биообъект с обеспечением адаптации рабочего сигнала к конкретному объекту, однако имеет низкую эффективность при лечении широкого круга заболеваний, из-за ручной установки режимов терапии и возможной погрешности в информации о диагнозе заболевания.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности лечения путем создания физиотерапевтического аппарата с обратной связью и автоматическим подбором оптимального режима физиотерапии.
Технический результат выражается в расширении арсената технических средств физиотерапии путем создания прибора, обеспечивающего диагностику заболевания и автоматический подбор оптимального режима физиотерапии. Он достигается тем, что физиотерапевтический аппарат, содержащий блок питания, пульт управления, СВЧ-генератор, блок формирования рабочего сигнала, включающий генераторы рабочих частот и коммутатор, модулятор, СВЧ-излучатель, дополнен линией обратной связи, содержащей, как минимум, одну цепь с оптоэлектронным детектором, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, соединенную с ЭВМ, имеющую видеомонитор, введенную в пульт управления, с дополнительной программой для работы в режиме фотоплетизмографа, содержащую архив данных «норма-патология» и электронный компаратор, обеспечивающий сравнение текущего фотоплетизмографического сигнала с архивными данными, при этом блок формирования рабочего сигнала вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс, подаваемые на модулятор с интервалами Δt = 43 мс, 120 мс, 290 мс, 380 мс, 520 мс с длительностью цикла от 8 секунд до 17 минут, а в качестве излучателя СВЧ-энергии используется СВЧ-резонатор коаксиального типа, снабженный световым индикатором зоны интерференционного усиления.
Далее изобретение сопровождается чертежами и пояснениями к ним.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 показана форма рабочего сигнала, на фиг. 3 приведен график распределения плотности мощности электромагнитного излучения от рабочего торца СВЧ-резонатора коаксиального типа по направлению распространения излучения, а на фиг. 4 показана конструкция двухлучевого лазерного маркера.
1
2
3
4
5
1
2
3
Физиотерапевтический аппарат содержит блок питания 1, пульт управления работой аппаратом 2, блок формирования рабочего сигнала 3, включающий генераторы рабочих частот 4, 4, 4, 4, 4 и коммутатор 5. Генератор 4вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 43 мс (фиг. 2). Генератор 4 вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 120 мс. Генератор 4 вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака с напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 290 мс.
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Генератор 4 вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 380 мс. Генератор 4 вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 520 мс. Включение того или иного генератора 4, 4, 4, 4, 4 осуществляется коммутатором 5 по сигналу с пульта управления 2. Электрические импульсы от генераторов 4, 4, 4, 4, 4 поступают на модулятор 6, формирующий рабочий сигнал излучателя СВЧ-энергии, в качестве которого используется СВЧ-резонатор 7 коаксиального типа, содержащий внутренний 8 и внешний 9 проводники. Путем регулировки взаимного положения внутреннего 8 и внешнего 9 проводников достигается интерференционное усиление когерентной волны на заданной глубине, например в области А биологического объекта, (правого легкого) пациента P, находящегося на процедурном столе 10 (фиг. 1).
1
На фиг. 3 интерференционное усиление (область с повышенной плотностью энергии электромагнитного излучения) А находится на расстоянии L от излучателя СВЧ-энергии.
СВЧ-резонатор 7 закреплен в держателе 11, соединенном с кареткой, установленной на направляющей, расположенной на штативе (на фиг. 1 не показаны). Механизм 12 позволяет перемещать СВЧ-резонатор 7 по направляющей. При этом изменяется (удаляется или приближается) положение зоны интерференционного усиления А. При лечении зона интерференционного усиления А (область с повышенной плотностью энергии электромагнитного излучения) должна быть «погружена» в очаг поражения (целевую точку).
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
Для визуализации зоны интерференционного усиления А используется двухлучевой световой (лазерный) маркер 13 с блоком питания 14, соединенным с пультом управления 2. Его конструкция показана на фиг. 4. Он содержит два лазера 15 и 15 малой интенсивности, излучающих в красном диапазоне видимого спектра. Лазеры 15 и 15 закреплены в торцевой части кожуха 16 СВЧ-резонатора 7 на каретках 17 и 17, вращение которых в пределах ±20° может быть выполнено посредством юстировочных винтов 18 и 18. На экране, установленном в точке пересечения лазерных лучей l и l на оптической оси i излучателя 7, возникает интенсивное красное пятно 19. В процессе юстировки излучателя 7 добиваются того, чтобы световое пятно 19 совпало с зоной интерференционного усиления А. Рабочее расстояние от излучателя 7 до зоны А обычно равно 42-64 см. Диаметр зоны интерференционного усиления А зависит от рабочей частоты СВЧ-резонатора.
Под воздействием СВЧ-излучения в организме пациента Р, находящегося на процедурном столе 20, происходят изменения, которые регистрируются линией обратной связи, содержащей цепь с оптоэлектронным детектором 21, закрепленным на пальце S пациента Р, усилителем 22 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 23 (фиг. 1). Сигнал с выхода АЦП 23 поступает в ЭВМ 24, введенную в пульт управления 2, дополненную программой для работы в режиме фотоплетизмографа. ЭВМ 24 содержит микропроцессор 25, дополненный цифровым архивом 26 данных «норма-патология» и электронным компаратором 27, обеспечивающим сравнения текущего фотоплетизмографического сигнала, поступающего от АЦП 23, с архивными данными, находящимися в цифровом архиве 26. Результирующий сигнал от компаратора 27 поступает в микропроцессор 25, где после обработки по соответствующей программе выводится на видеомонитор 28, оснащенный принтером, например лазерным (не показан). Управление блоком 2 осуществляется при помощи клавиатуры 29.
В комплект физиотерапевтического аппарата входят 6 СВЧ-резонаторов, отличающихся рабочими частотами: 2 ГГц, 2,5 ГГц, 3 ГГц, 4,5 ГГц, 6 ГГц, 10 ГГц. Выбор и установка того или иного СВЧ-резонатора зависит от размера патологического участка. СВЧ-резонатор с рабочей частотой 2 ГГц создает область с повышенной плотностью энергии электромагнитного излучения диаметром 15 см, с 2,5 ГГц - 12 см, с 3 ГГц - 10 см, с 4,5 ГГц - 7,5 см, а с 6 ГГЦ - 5 см, а с 10 ГГц - 3 см.
Методику использования физиотерапевтического аппарата продемонстрируем на примере лечения больного Н. с заболеванием пневмонии правого легкого, обнаруженной при рентгенографии. Анализ рентгеновских снимков позволил уточнить размеры и локализацию очага поражения. Размеры воспалительной зоны составили в диаметре 7 см при расположении патологии в верхней доли правого легкого. Поэтому был выбран СВЧ-резонатор с рабочей частотой 4,5 ГГц, создающий область с повышенной плотностью энергии электромагнитного излучения диаметром 7,5 см. После закрепления СВЧ-резонатора на штативе и подключения к соответствующим блокам физиотерапевтического аппарата была проведена его настройка с помощью лазерного маркера 13 по методике, описанной выше. При укладке пациента на процедурном столе 20 стремились к тому, чтобы очаг поражения был совмещен с зоной интерференционного усиления А (фиг. 1). Далее на пальце пациента был закреплен оптоэлектронный детектор 21, подключенный к усилителю 22 и АЦП 23, связанным с ЭВМ 24. С помощью клавиатуры 29 врачом в ЭВМ 24 вводятся данные о больном и команда на подключение соответствующей программы по профилю заболевания.
Фотоплетизмографический сигнал от пациента снимается дважды, вначале при воздействии на организм электромагнитными импульсами СВЧ диапазона (4,5 ГГц), прямоугольной формы положительного знака напряжением 3 В и длительностью t = 40 мс с интервалами Δt = 43 мс, 120 мс, 290 мс, 380 мс, 520 мс с длительностью цикла 30 секунд. Вторично фотоплетизмография производится при отключенном СВЧ-резонаторе. Двойное снятие сигнала позволяет получить соответственно рабочие и фоновые значения искомых величин, разность которых и сравнивается электронным компаратором 27 с нормальными значениями, хранящимися в цифровом архиве данных 26.
Результаты компарирования поступают в микропроцессор 25, который определяет оптимальный режим СВЧ-терапии и обеспечивает его проведение.
Создание физиотерапевтического аппарата СВЧ-диапазона, оснащенного электронной системой тестирования функционального состояния организма с обратной связью и автоматическим подбором оптимального режима физиотерапии, позволяет повысить эффективность физиотерапевтического лечения. Предложенный аппарат может найти широкое применение при лечении легочных заболеваний, воспалительных процессов, для быстрого заживления и обезболивания ран, ожоговых травм, флебитов, маститов, артритов и артрозов, радикулитов и других заболеваний в поликлиниках и клиниках общего профиля и специализированных медицинских учреждениях.