УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМО- И ФОТОХРОМО-УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЛЕЧЕНИЯ ОСТЕОАРТРОЗОВ
APPARATUS FOR THERMAL AND PHOTOCHROME ULTRASOUND TREATMENT OF OSTEOARTHROSIS

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для термо- и фотохромо-ультразвуковой терапии, например, остеоартрозов (далее- ОА) разной нозологии. Устройство может быть использовано в косметологии и спортинге.
Поражения мелких и крупных суставов (артриты, деформирующие артрозы, эпиконделиты, хронические бурситы, остеохондрозы и пр.) одни из частых форм патологии костномышечной системы и опорно-двигательного аппарата, являющиеся, как правило, следствием осложнений инфекционной, аллергической и инфекционно-аллергической природы, а также травм. На долю ОА приходится около 80% всей суставной патологии и, по мере старения, у пациентов старше 65 лет, они встречаются до 97% случаев. У 50-70% больных таким аутоиммунным заболеванием как ревматоидный артрит обнаруживается разная степень инвалидности уже через 5 лет после начала болезни. Исследования по эпидемиологии ОА показывают [1], что распространенность ОА коленного сустава (гонартроз) составляет 14.100/100.000 у мужчин и 22.800/100.000 у женщин старше 45 лет, а АО тазобедренного сустава существенно ниже. В Швеции распространенность коксартроза составляет 1945/100.000 у мужчин и 2305/100.000 у женщин старше 45 лет. В Великобритании у женщин в возрасте 45-65 лет гонартроз встречается у 2-3% пациенток. В целом, распространенность суставной патологии в виде ОА коленных, тазобедренных суставов, суставов локтей и кистей увеличивается с возрастом и чаще выявляется у женщин.
Клиническая картина гонартроза - наиболее часто встречающегося ОА, свидетельствует, что в патологический процесс чаще вовлекается медиальная часть коленного сустава (75%), режелатеральная (35%) и пателлофеморальный сустав (48%). Наиболее характерным является тибиофеморальный ОА с поражением медиальной части сустава. При ОА в процесс вовлекаются все морфологические образования сустава, наблюдается слабость периартикулярных мышц, изменения связок и сухожильных влагалищ, маловыраженный синовит, дегенерация менисков и изменения в нейросенсорной системе (В.В. Бадокин, 2010). ОА коленных суставов, суставов локтей и кистей часто имеет ревматическую этиологию, приводит к нарушению функциональной способности опорно-двигательного аппарата, представляя большую медико-социальную проблему здравоохранения.
Комплексное лечение ОА, например, коленного сустава предусматривает использование, в основном, фармакологических и реабилитационных методов, направленных на снижение боли, восстановление функций пораженных суставов и коррекцию патологических процессов. Для контроля интенсивности боли применяют лекарственные средства: простые и опиоидные анальгетики, нестероидные противовоспалительные средства, антидепрессанты, пролонгированные топические глюкокортикоиды, гиалуроновая кислота, хондропротекторы и пр., а также физиотерапевтические факторы: УФО, УВЧ, высокочастотный и низкочастотный ультразвук (Т.А. Голубенко, 1990, 1991), лазерное излучение (С.Г. Милевская, 1991), кинезиотерапию (М.М. Клименко, В.В. Педдер, 2003) и пр.
В настоящее время отсутствуют эффективные методы лечения суставной патологии, купирующие процессы, приводящие к дегенерации хрящевой ткани с уменьшением ее объема в местах контакта, гипертрофии кости с формированием остеофитов и склерозом субхондральной кости, фиброзу суставной капсулы.
Повышение эффективности лечения остеоартрозов может быть достигнуто за счет комплексного воздействия на измененный патологическим процессом сустав путем применения в едином технологическом процессе лечения ОА различных физических факторов в сочетании с высокоактивными лекарственными веществами, позволяющими активно воздействовать на его основные клинические проявления и на разных фазах развития заболевания. Указанное требует разработки современных медицинских технологий лечения ОА и технических средств для их реализации.
Известны устройства для защиты коленных и локтевых суставов от травм при активном занятии спортом, включающих в себя защитную прокладку из хлопчатобумажной ткани, несущий наколенник или налокотник из объемнодеформированного полимерного материала, соединенный изнутри с амортизирующим элементом из синтетического материала, а по бокам - с двумя эластичными фиксирующими ремешками с замками, например, типа «липучек», предназначенными для фиксации несущего наколенника или налокотника относительно сустава. Однако данные устройства не предназначены для использования при лечении ОА.
Известно устройство для лечения болей и напряжения мышц коленного сустава [2], реализующего технологию лечения на основе термотерапии по принципу «горячего обертывания» (режим нагрева 45-65°C, 2-3 раза в день по 30 минут). Устройство содержит защитный наколенник из хлопчатобумажной ткани; несущий наколенник из объемно деформированного полимерного материала, соединенный изнутри- с амортизирующим элементом из синтетического материала, а снаружи - с несущим держателем из упругого полимерного материала, соединенным с корпусом блока управления, связанным через разъем с адаптером и шнуром питания, а по бокам- с двумя эластичными, регулируемыми по длине, фиксирующими ремешками с замками, например, типа «липучек», один из которых предназначен для фиксации несущего наколенника в области нижней трети бедра, а другой для одновременной его фиксации в области верхней трети голени. Кроме того, несущий наколенник (в проекции тибио- и пателлофеморальной области) с внутренней стороны снабжен источниками тепла в виде инфракрасных ламп и галогеновых ламп с тепловыми катодами, включающими пластины из серебра.
Однако данное устройство для лечения болей и напряжения мышц коленного сустава, в основном, лишь фронтальным термотерапевтическим воздействием на область ОА, не является многофункциональным и не может быть использовано для повышения эффективности лечения ОА, реализуемого в едином технологическом процессе, путем комплексного воздействия на все возможные области поражения коленного сустава при ОА (тибиофеморальный ОА, пателлофеморальный ОА, латеральный ОА, медиальный ОА) такими патогенетически обоснованными физическими и физико-химическими факторами как: контактный низкочастотный ультразвук, глубинное тепловое излучение, продуцируемое ультразвуком, полихромное светодиодное излучение, светодиодное излучение в ближних ИК- и УФ областях спектра, высокоэффективные озон/NO-содержащие лекарственные вещества, в целом способствующих купированию воспалительного компонента и активной регенерации тканей в области поражения коленного сустава при различных формах ОА (тибио-феморальный ОА, пателло-феморальный ОА, латеральный ОА, медиальный ОА), быстрому снижению и снятию болей, мышечной релаксации, восстановлению функций пораженных суставов, сокращению лекарственной потребности. Кроме того устройство содержит элементы, например, тепловые катоды с использованием серебра, относящегося к дефицитным для производства материалам.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению, является устройство для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения биотканей, в том числе ОА, содержащее блок управления, связанный через разьем с адаптером и шнуром питания, источник низкочастотных ультразвуковых колебаний, выполненный в виде акустической системы, состоящей из дискообразного излучателя, связанного с пьезоэлектрическим преобразователем, обеспечивающей ультразвуковое воздействие на ткани сустава, защитный наколенник, пропитанный озон/NO-содержащим лекарственным веществом, светодиодную матрицу с распределенными на ней полупроводниковыми светодиодами красного, зеленого и синего спектра излучения [3].
Однако, данное устройство предназначено лишь для осуществления лечения ОА в условиях стационара или амбулатории. Конструктивная схема устройства - раздельное исполнение блока управления и многофункционального аппликатора в виде акустической системы, непосредственный контакт волновода-инструмента с озвучиваемой поверхностью, могущий вызвать (при бесконтрольном применении) избыточное тепловыделение на границе раздела «излучающая поверхность волновода-инструмента - кожный покров», их габариты и вес не позволяют больному индивидуально использовать устройство даже при консультативном сопровождении врача. Кроме того, устройство не обеспечивает возможность поличастотного ультразвукового воздействия на пораженные ОА биоткани сустава (при частоте f- от 22 кГц до 100 кГц, непрерывно или прерывисто генерирующего ультразвуковое и тепловое поля) в зависимости от стадии заболевания и динамики репаративной регенерации в процессе лечения, что влияет на сроки купирования ОА. Указанное снижает его эффективность при лечении ОА и исключает его индивидуальное применение, например, в домашних условиях.
Задачей изобретения является повышение эффективности лечения остеоартрозов за счет обеспечения воздействия на сустав комплексом физических и физико-химических факторов.
Задача изобретения достигается тем, что в устройстве для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения остеоартрозов, содержащем блок управления, связанный через разьем с адаптером и шнуром питания, источник низкочастотных ультразвуковых колебаний, выполненный в виде акустической системы, состоящей из дискообразного излучателя, связанного с пьезоэлектрическим преобразователем, обеспечивающей ультразвуковое воздействие на ткани сустава, защитный наколенник, пропитанный озон/NO-содержащим лекарственным веществом, светодиодную матрицу с распределенными на ней полупроводниковыми светодиодами красного, зеленого и синего спектра излучения, отличающееся тем, что полупроводниковые светодиоды размещены в упругодеформирующейся светодиодной матрице, связанной с изолирующей защитной упругодеформируемой пластиной, закрепленной на несущем наколеннике, соединенном изнутри с амортизирующим элементом, контактирующим с защитным наколенником, при этом полупроводниковые светодиоды дополнены светодиодами желтого, инфракрасного и ультрафиолетового спектра излучения и установлены в отверстиях, выполненных в несущем наколеннике и амортизирующем элементе, с возможностью излучения на поверхность защитного наколенника, каждая из акустических систем закреплена на несущем наколеннике и выполнена с возможностью работы на резонансной частоте в диапазоне частот от 22 кГц до 100 кГц, а ее пьезоэлектрический преобразователь контактирует с дискообразным упругоэластичным полым волноводом, заполненным иммерсионной средой, контактирующим с защитным наколенником, при этом несущий наколенник снаружи соединен с несущим держателем, связанным с корпусом блока управления, содержащего дисплей, а также снабжен двумя эластичными фиксирующими ремешками по бокам.
Проведенный патентный поиск показал, что на дату подачи заявки на изобретение не известно многофункциональное устройство для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА с указанными отличительными признаками, обеспечивающими в едином технологическом процессе лечения ОА, осуществление комплексного воздействия физического и физико-химического воздействия на область суставной патологии: контактным высокоамплитудным ультразвуком низкой частоты f- от 22 кГц до 100 кГц, продуцируемым им теплом, теплом, образуемым в иммерсионной среде полого волновода и озвучиваемых биотканях вследствие диссипации в них энергии ультразвука и теплом, генерируемым полупроводниковым светодиодом инфракрасного спектра излучения; светодиодным излучением генерируемым полупроводниковыми светодиодами красного, желтого, зеленого, синего и ультрафиолетового спектра излучения; высокоактивными озон/NO-содержащими лекарственными веществами, в целом активирующими саногенно-потентные функции регионарной лимфатической системы, способствующей детоксикации и элиминации продуктов эндогенной интоксикации из области поражения коленного сустава и импрегнацию в них целевых лекарственных веществ, в том числе высокоактивных озон/NO-содержащих лекарственных веществ, обеспечивающих: бактерицидный эффект, усиление крово- и лимфообращения, иммунокоррекцию, обезболивание и т.д., способствующими стиханию воспалительного процесса, регенерации суставных тканей и ускорению модификации патологического процесса при различных видах локализации поражения суставов при ОА, сокращению времени лечения и лекарственной нагрузки на пациента.
Преимущества устройства для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА обоснованы тем, что в предлагаемом техническом решении обеспечена возможность реализации каждого из указанных физических и физико-химических факторов, реализующих значимые для успешного решения задачи изобретения свойства и показатели.
1. Поверхностная контактная высокоамплитудная ультразвуковая и тепловая обработка биотканей (В.В. Педдер, 1980 и др.), использующая низкочастотный диапазон ультразвука (f=22-100 кГц), реализует «щадящее» для окружающих тканей многофункциональное воздействие на измененные процессом ткани и является частным случаем ультразвуковой санации очага инфекции через промежуточный лекарственный раствор (А.А. Орлова, 1975). Обеспечивает активацию репаративных процессов в биотканях очага инфекции и окружающих его тканях путем их поверхностного контактного озвучивания как непосредственно, так и через капиллярно-пористую прокладку, пропитанную раствором лекарственного вещества. В поле ультразвука, инициируется комплекс физических, физико-химических и биологических процессов: поглощение ультразвука средой, кавитация, акустические течения, знакопеременное звуковое давление, звукокапиллярные и звукохимические эффекты и пр., в свою очередь, влияющих на процессы массообмена, протекающих на границах раздела «волновод-инструмент-лекарственный раствор-биоткань», а также в гетерогенных системах биотканей, приводящих к качественной их санации, инактивации патогенной микрофлоры, экстракции патологического содержимого из очага инфекции, импрегнации вглубь биотканей лекарственных веществ. Кроме того, при озвучивании биотканей реализуется тепловой эффект ультразвука связанный с одной стороны- с демпфированием энергии ультразвуковых колебаний в акустической системе и осесимметричным нагревом зоны контакта на границе раздела «волновод-инструмент - биоткань», выраженность которого определяется разностью акустических сопротивлений, контактирующих сред в зоне контактного озвучивания биотканей, а с другой - с поглощением высокочастотной механической энергии, ее диссипацией биотканями за счет внутреннего трения с последующим превращением в тепло. Так как в данном устройстве превращение высокочастотной механической энергии в тепловую прежде всего сопровождается нагревом границ раздела «волновод-инструмент-биоткань», то постепенное повышение температуры зоны контактного озвучивания биотканей до 40-45°C, способствует: выраженной гиперемии кожного покрова, усилению микроциркуляции (лимфо- и кровотока), активации биохимических реакций и иммунитета, а также процессов обмена и регенерации, усилению диффузионных процессов выведения токсинов из глубинных слоев очага пораженных биотканей, аналгезии, термо- и виброволновому массажу на клеточном и тканевом уровнях и виброволновому разволокняющему действию на уплотненную и склерозированную ткань, снижающему опасность образования грубых рубцов, келоидов, контрактур, остеофитов и пр., что в конечном итоге сокращает сроки лечения заболеваний при использовании доступных лекарственных средств.
2
2. Обработка биотканей полихромными полупроводниковыми светодиодами (В.В. Педдер, 1979; А.Б. Веселовский и др., 2001; О.И. Ефанов, 2002 и пр.), излучающих в узкополосной области спектра излучения, например, красный, желтый, зеленый, синий и другие цвета, так и в ближних инфракрасной (далее - ИК) и ультрафиолетовой (далее-УФ) областях спектра. Основной мишенью воздействия светодиодного излучения разных областей спектра является кожа, в районе поверхности равной на 1 см которой находится примерно 6500 капилляров, до 300 болевых точек, до 330 потовых желез, до 380 капиллярных желез, до 500 волосяных фоликулов, до 70000 белых отростчатых эпидермицитов, обусловливающих многообразие местных и системных реакций на облучение. Терапевтический эффект на биоткани обусловлен прежде всего биохимическими и биофизическими изменениями в зоне воздействия на клеточном уровне (Kana, 1981). Видимый свет поглощается хроматофорными (светопоглощающими) группами молекул белка и кислородом при участии меланина, гемоглобина, ферментов и пр. Свето-химические реакции в биотканях инициируются возбуждением колебательных процессов в молекулах вещества и активацией возбуждения электронов атомов внешней энергией, равной или превышающей энергию молекулярных связей и атомарных процессов. Все типы возбуждения биологических молекул возникают при энергии кванта 0,1-5,0 эВ. Известно, что энергия фотонов, например, лазерного ИК излучения составляет 1,0-1,5 эВ, излучения видимого диапазона спектра-2,0-3,1 эВ, излучения УФ диапазона спектра - 3,2-12,4 эВ. Установленная идентичность эффектов лазерного и светодиодного облучения организма при сопоставимых энергетических и дозовых характеристиках обусловливает возможность использования полихромного излучения на основе применения полихромных полупроводниковых светодиодов для внедрения цветовой светотерапии (фотохромотерапии) в здравоохранение.
Известна избирательность протекания биологических процессов в зависимости от длины волны (цвета) воздействующего излучения и установлено, что излучение разных длин волн оказывает разное, системное влияние на течение патологических процессов при местном низкоэнергетическом облучении полупроводниковыми светодиодами (Н.В. Серов, 1993; Е.Ф. Левицкий, 1998). Каждый компонент света- узкополосное светодиодное излучение красного (λ=0,75-0,62 мкм), желтого (λ=0,58-0,576 мкм), зеленого (λ=0,57-0,51 мкм), синего (λ=0,47-0,45 мкм), ИК (λ=0,98-0,76 мкм), УФ (λ=0,40-0,29 мкм) и других областей спектра, обладает специфическим действием и может применяться для лечения патологических состояний организма на той или иной стадии их развития, в том числе, при лечении ОА. Данные о роли основных длин волн (цвета излучения), принятых в фотохромотерапии (Н.В. Серов, 1993; А.Б. Веселовский, 2001; О.И. Ефанов, 2002 и пр.) приведены ниже.
Инфракрасное излучение (ИК-излучение) обладает большой проникающей способностью через кожу на глубину до 60-80 мм (контактная методика, умеренная компрессия мягких тканей). Поглощается молекулами нуклеиновых кислот, белков, кислорода и активирует белоксинтезирующие системы клеток и теплообразование. Основная часть энергии поглощается верхним слоем тканей толщиной 10 мм (А.Р. Евстигнеев и др., 1987). Результатом является расширение сосудов, усиление крово- и лимфотока, обмена белков и аминокислот, сопровождающихся уменьшением отека, удалением продуктов распада и аутолиза клеток, усилением метаболизма в тканях, пролиферацией клеток и пр. Показано при купировании болевых синдромов различного генеза, вследствие блокирования проведения нервного импульса (аналгезирующий эффект), при лечении последствий травм, заболеваний опорно-двигательного аппарата, вялых параличей и парезов мышц, бурсита, ревматизма и пр.
Красное излучение - обладает хорошей проникающей способностью через кожу, поглощается молекулами ферментов дыхательной цепи (цитохромоксидаза, цитохром С), антиоксидантной системы (супероксиддисмутаза) и индукторов репаративной регенерации (щелочная фосфатаза), активируя анаболитические процессы и фибробласты соединительной ткани, стимулирует репаративную регенерацию тканей очага инфекции. Снижает импульсную активность нервных проводников кожи и области очага инфекции, обеспечивая анальгетический эффект, а воздействуя на БАТ, стимулирует клеточный и гуморальный иммунитет. Показано при лечении кожных заболеваний, герпеса, акне, послеоперационных ран, лимфедем, трофических язв, в том числе, у больных с диабетом, ожогов, отморожений, неврологических заболеваний с болевым синдромом (миозиты, невралгии) и пр.
Желтое излучение - хорошо поглощается кожей и адсорбируется клетками, взаимодействуя с рецепторами и липидным слоем клеточных мембран эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов и пр., нормализует распределение электрического заряда по их поверхности с восстанавлением энергетического потенциала поврежденных мембран клеток и клеточного метаболизма. Повышает кислород связывающую способность эритроцитов и их деформабильность, улучшает микроциркуляцию крови и образование коллатералей с восстанавлением кровоснабжения тканей. Нормализует количество лейкоцитов, усиливает фагоцитоз, повышает местный и общий иммунитет. Обладает противовоспалительным, детоксикационным и анальгетическим эффектами. Показано при лечении ран, осложнений диабета, трофических язв, ожогов, кожных заболеваний и пр.
Зеленое излучение - поглощается флавопротеидами дыхательной цепи, белковыми комплексами ионов кальция с изменением клеточного дыхания в облучаемых тканях. Восстанавливает активность симпато-адреналиновой системы, угнетенной патологическим процессом, ослабляет интенсивность воспаления и аутоиммуных дефектов, снижает частоту пульса и величину артериального давления, уменьшает выход гистамина из нейтрофилов, уменьшает кожный зуд. Показано в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы (гипертоническая болезнь I и II стадии, облитерирующие заболевания периферических артерий, хроническая венозная недостаточность), вегетативных дисфункций нервной системы, гипертонуса поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры и пр.
Синее излучение - поглощается молекулами пиридиновых нуклеотидов гематопорфирина с активацией дыхательной цепи, способствующей усилению гликолиза и липолиза в клетках и ускоряющей процессы фотодеструкции билирубина до веществ, легко выводимых из организма и не оказывающих нейротоксического действия. Синее излучение активизирует венозное кровообращение и способствует лимфатической элиминации, снижает возбудимость нервных проводников кожи, уменьшая ее тактильную и болевую чувствительность (аналгезия). Показано в лечении заболеваний центральной и периферической нервной системы, нарушений пигментного обмена, лор-органов, кожи, вирусных гепатитов и пр.
Ультрафиолетовое излучение (УФ)- способно проникать через кожу и поглощаться кровью и лимфой (Е. Шуберт, 1998). УФ излучение поставляет энергию для фотохимических реакций в организме, усиливающих работу кроветворных органов, ретикулоэндотелиальной системы, вырабатывающей антитела, разрушающих чужеродные тела и микробы, вызывающих изменения сорбционных свойств поверхности эритроцитов, важных для осуществления кислородтранспортных и детоксикационных функций крови. Стимулирует образование витамина D из стероидных веществ, способствующего усвоению кальция, участвующему в свертывании крови, уплотнении клеточных и тканевых мембран, регулирующему активность ферментов и пр. УФ излучение усиливает барьерные свойства кожи, улучшает гемодинамические показатели и образование коллатералей, повышает общий и местный иммунитет, обладает обеззараживающим и стерилизующим эффектом и т.д. Показано при иммунодефицитах, в лечении воспалительных и кожных заболеваний (псориаз, аллергия), послеоперационных ранах, трофических язвах, ожогах и пр.
3
3. Озон/NO-содержащие лекарственные вещества (В.В. Педдер и др. 1985-2010; С. Риллинг, Р. Вибан, 1985; С.П. Перетягин, 1992; В.А. Максимов, 1998; А.Ф. Ванин, 1998; А.Б. Шехтер и др., 1998; К.В. Липатов и др., 2001; Г.И. Клебанов, 2003 и др.) - реализуют механизмы лечебного действия озона (O) и экзогенного оксида азота II (NO) как в виде озон/NO-содержащей воздушной смеси, так и в ее комплексе с лекарственными растворами, например, озон/NO-содержащий физиологический раствор, 5-10% озонид/NO-содержащая масляная эмульсия типа «масло в воде», озонированное растительное масло, являющимися азеотропными по отношению к организму, т.е. ведущими себя как биологически чистые и совместимые с организмом вещества, одновременно воздействующими на многие патогенетические звенья заболевания (нарушение крово- и лимфообращения, диффузная гипоксия, анаэробный гликолиз, накопление токсичных окисленных радикалов и т.д.), заключающихся:
- в инициировании бактерицидного, фунгицидного и вирулицидного эффектов;
- в активации кислородзависимых процессов, нормализации ПОЛ, кислотно-основного состояния и потенциала антиоксидантной системы организма, в увеличении деформируемости эритроцитов и кислороднотранспортной функции крови;
- в улучшении реологических свойств крови и лимфы, сосудистой трофики и тканевого обмена, нормализации микроциркуляторных нарушений в крово- и лимфосистемах;
- в стимулировании детоксикационного, иммунокоррегирующего, вазодилатирующего, оксигенационного, антигипоксического, анальгетического эффектов и пр.
Физиологический смысл комплексного воздействия на область поражения сустава при ОА энергиями теплового поля, низкочастотного ультразвука, фотохромного излучения, излучения в ближних инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра, а также озон/NO-содержащими лекарственными веществами, заключается в их импрегнации с поверхности кожного покрова в глубину очага поражения сустава и насыщения ими биотканей сустава и тканей, прилежащих к нему, плазмы, межтканевой жидкости, крови и лимфы между поверхностью кожного покрова и очагом поражения (создание долговременного депо лекарственного вещества), в изменении в нужном направлении, нарушенных функциональных и метаболических процессов, купировании ацидоза и эндогенной интоксикации и пр., имеющих место при ОА.
В целом эффекты, инициируемые комплексом вышеуказанных физических и физико-химических факторов на биоткани очага поражения сустава при ОА, реализуются по нескольким основным направлениям:
- санация и детоксикация тканей очага поражения сустава;
- импрегнация лекарственного вещества вглубь тканей очага поражения сустава;
- активация местного и общего иммунитета;
- активация трофического обеспечения тканей очага поражения сустава.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
- на Фиг.1 - общий вид взаиморасположения коленного сустава и устройства для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА (полимерные заглушки поз.19 - не показаны);
- на Фиг.2 - вид А устройства для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА (Фиг.1);
- на Фиг.3 - изображение взаиморасположения коленного сустава и элементов устройства, реализующих комплексное воздействие физическими и физико-химическими факторами на очаг поражения сустава при осуществлении термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА (сечение Б-Б, Фиг.2);
- на Фиг.4 - изображение взаиморасположения коленного сустава и элементов устройства, реализующих комплексное воздействие физическими и физико-химическими факторами на очаг поражения сустава при осуществлении термо- и фотохромо-ультразвукового лечения ОА (сечение В-В, Фиг.3);
- на Фиг.5 - изображение взаиморасположения упругоэластичного волновода, заполненного иммерсионной средой, контактирующего с одной стороны - с дискообразным излучателем акустической системы, а с другой - с защитным наколенником, пропитанным озон/NO-содержащим лекарственным веществом (сечение Г-Г, Фиг.3);
- на Фиг.6 - изображение расположения упругодеформируемой светодиодной матрицы, закрепленной на несущем наколеннике (вид Д, Фиг.3);
- на Фиг.7 - изображение дисплея корпуса блока управления (вид Е, Фиг.1);
- на Фиг.8 - представлена принципиальная схема блока управления устройством для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения остеоартрозов;
- на Фиг.9 - циклограмма, реализующая непрерывное воздействие на область поражения коленного сустава низкочастотным ультразвуком и светодиодным излучением, а также монотонно возрастающим тепловым потоком;
- на Фиг.10 - циклограмма реализующая прерывистое воздействие на область поражения коленного сустава низкочастотным ультразвуком и светодиодным излучением, а также практически монотонно возрастающим тепловым потоком (например, в режиме со скважностью 1:1).
Устройство для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения остеоартрозов (Фиг.1-Фиг.10) содержит: защитный наколенник 1 из хлопчатобумажной ткани; несущий наколенник 2 из объемно деформированного полимерного материала, выполненный с учетом анатомических особенностей строения коленного сустава и соединенный изнутри - с амортизирующим элементом 3 из синтетического материала, снаружи - с несущим держателем 4 из упругого полимерного материала, соединенным с корпусом блока управления 5, связанным через разъем с адаптером и шнуром блока питания 6, а по бокам - с двумя эластичными, регулируемыми по длине, фиксирующими ремешками 7 с замками, например, типа «липучек», один из которых предназначен для фиксации несущего наколенника 2 в области нижней трети бедра, а другой для одновременной его фиксации в области верхней трети голени. На несущем наколеннике 2, в проекции тибио- и пателлофеморальной областей, закреплены как минимум три источника ультразвуковых механических колебаний и, генерируемых ими тепла, выполненных в виде акустических систем 8, состоящих из дискообразных излучателей 9, связанных с пьезоэлектрическими преобразователями продольного типа 10 с изменяемой рабочей резонансной частотой f от 22 кГц до 100 кГц, непрерывно или прерывисто генерирующими ультразвуковое и тепловое поля, контактирующих с дискообразными упругоэластичными Польши волноводами 11 из тонкостенного полимерного материала (например, полиэтилен), заполненными хорошо проводящей ультразвук иммерсионной средой 12 (например, водные растворы, гель и пр.), контактирующими, в свою очередь, с защитным наколенником 1, пропитанным озон/NO-содержащим лекарственным веществом. Дискообразные упругоэластичные полые волноводы 11 установлены в отверстия 13, выполненные в амортизирующем элементе 3. Также устройство снабжено упругодеформируемой светодиодной матрицей 14 (далее - матрица 14), связанной клеевым соединением с несущим наколенником 2. Матрица 14 выполнена из эластичной силиконовой пластины с введенными в нее проводниками, связывающими распределенные и закрепленные на матрице 14 полупроводниковые светодиоды 15, излучающими в видимой части спектра, например, красный, желтый, зеленый, синий цвета, полупроводниковые светодиоды 16, излучающими в ультрафиолетовой (далее - УФ) области спектра и полупроводниковые светодиоды 17, излучающими в инфракрасной (далее - ИК) области спектра с корпусом блока управления 5, содержащим ультразвуковой генератор (Фиг.8), преобразующим электроэнергию сети (220 В, 50 Гц) в электроэнергию ультразвуковой частоты и генерирующим непрерывно или прерывисто поличастотный дискретный ряд частот: f- 22 кГц, 44 кГц, 66 кГц, 88 кГц, 100 кГц, обеспечивающих возможность поличастотного ультразвукового воздействия на пораженные ОА биоткани сустава. Матрица 14 с распределенными и закрепленными на ней полупроводниковыми светодиодами 15, 16 и 17 изолирована от окружающей среды защитной упругодеформирующейся пластиной 18 и фиксирована (например, заклепками) на несущем наколеннике 2, который при его установке на коленный сустав может упруго деформироваться и изменять свою пространственную форму. При этом электрические соединения указанных полупроводниковых светодиодов с проводниками со стороны несущего наколенника 2 герметизированы полимерными заглушками 19 (Фиг.3 и Фиг.4). Полупроводниковые светодиоды 15, 16 и 17 сообщаются через отверстия, выполненные в несущем наколеннике 2 и амортизирующем элементе 3 с поверхностью защитного наколенника 1 и пораженным суставом и излучают (совместно с ультразвуковым и тепловым воздействиями на ткани сустава) непрерывно или прерывисто как в видимой части спектра, например, красный, желтый, зеленый, синий цвета, так и в ближних ИК- и УФ областях спектра (Фиг.9 и Фиг.10). При этом корпус блока управления 5 снабжен дисплеем 20, содержащим: кнопку «Вкл»/«Выкл» и индикатор «Вкл/Выкл», кнопку «непрерывно» с индикатором и кнопку «прерывисто» с индикатором, кнопку «экспозиция 2 мин» с индикатором, связанным с зуммером, кнопку «экспозиция 5 мин» с индикатором, связанным с зуммером, коммутирующую кнопку «УЗ» с индикатором и линейку кнопок «22 кГц», «44 кГц», «66 кГц», «88 кГц», «100 кГц» дискретного включения рабочих резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей 10 акустических систем 8, индикатор «Т°C», связанный с датчиком температуры и ограничителем температуры нагрева области пораженного сустава - до значения не более 45°C (на рисунке не показаны), кнопку «ИК» с индикатором, кнопку «УФ» с индикатором, кнопку «красный» с индикатором, кнопку «желтый» с индикатором, кнопку «зеленый» с индикатором, кнопку «синий» с индикатором. Принципиальная схема блока управления представлена на Фиг.8.
Конструкция устройства позволяет, по показаниям и под контролем лечащего врача, воздействовать на область пораженного сустава в широком диапазоне рабочих резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей 10 акустических систем 8 в поличастотном дискретном ряду частот: f- 22 кГц, 44 кГц, 66 кГц, 88 кГц, 100 кГц в непрерывном или прерывистом режимах и в сочетании с озон/NO-содержащим лекарственным веществом (Фиг.9, Фиг.10):
- отдельно ультразвуком и генерируемым им теплом;
- отдельно как светодиодным излучением видимой части спектра, так и светодиодным излучением в ближних ИК- и УФ областях спектра;
- комплексно ультразвуком и генерируемым им теплом совместно с светодиодным излучением видимой части спектра и светодиодным излучением в ближних ИК- и УФ-областях спектра.
Последний вариант использования устройства в процессе лечения наиболее целесообразен с учетом патогенеза ОА и может быть реализован применением различных циклограмм, использующих, например:
- непрерывное воздействие на область поражения коленного сустава ОА низкочастотным ультразвуком и светодиодным излучением, а также монотонно возрастающим тепловым потоком (Фиг.9);
- прерывистое воздействие на область поражения коленного сустава ОА низкочастотным ультразвуком и светодиодным излучением, а также практически монотонно возрастающим тепловым потоком (например, в режиме со скважностью 1:1) (Фиг.10).
Работа устройства для термо- и фотохромо-ультразвукового лечения остеоартрозов представлена на примере комплексного лечения больной с хронической формой ОА.
ПРИМЕР. Больная Л., 51 год. Диагноз: деформирующий остеоартроз с преимущественным поражением правого коленного сустава. Правосторонний гонартроз II степени в стадии обострения. После обследования пациентки и уточнения диагноза, назначены нестероидные противовоспалительные препараты в стандартной дозировке, инфузионная терапия сосудистыми препаратами. Лечение осуществлялось в дневном стационаре. В комплексе к назначенному лечению, пациентке проводилась термо- и фотохромо-ультразвуковая терапия коленного сустава с выбором непрерывной (в течение первой недели лечения) и прерывистой (в течение последующей недели лечения) циклограмм воздействия на область коленного сустава. При этом воздействие на область пораженного коленного сустава осуществлялось в диапазоне рабочих резонансных частот: f=44 кГц и f=66 кГц) в сочетании с озон/NO-содержащим лекарственным веществом.
Медицинская технология лечения осуществлялась с применением физиотерапевтического аппарата «Артроконт-ММ» («НПП «Метромед», г.Омск), а также с использованием озонированного растительного масла (оливковое) или 5-10% озонид/NO-содержащей масляной эмульсии типа «масло в воде», получаемых с помощью аппарата для газовой озонотерапии «Озотрон» («НПП «Метромед», г.Омск). При проведении процедуры пациентка располагалась в положении «полулежа» или «сидя», физиологическая позиция коленного сустава - полусогнутое.
Предварительно область пораженного коленного сустава протирали теплым физиологическим раствором и осушивали. Затем на нее надевали защитный наколенник 1 из хлопчатобумажной ткани, пропитанный озон/NO-содержащим лекарственным веществом. В отверстия амортизирующего элемента 3 несущего наколенника 2, до контакта с поверхностью дискообразных излучателей 9, устанавливали дискообразные упругоэластичные полые волноводы 11, заполненные иммерсионной средой 12. Поверх защитного наколенника 1 надевали несущий наколенник 2 с несущим держателем 4, при этом дисплей 20 корпуса блока управления 5 располагался сверху.
Фиксацию защитного наколенника 1 осуществляли эластичными ремешками 7. После этого блок управления 5, присоединяли через разъем с адаптером и шнуром блока питания 6 к сети. Выбирали циклограмму воздействия на область поражения сустава низкочастотным ультразвуком и генерируемым им тепловым потоком, светодиодным излучением видимой части спектра, а также тепловым потоком, создаваемым светодиодным излучением ближней ИК области спектра или, при необходимости, излучением ближней УФ области спектра.
Циклограмму (Фиг.9), реализующую на начальном этапе процедуры лечения ОА непрерывное воздействие на область пораженного сустава: низкочастотным ультразвуком (f=66 кГц), монотонно возрастающим тепловым потоком и светодиодным излучением «ИК»+«красный» применяли в первые 5 сеансов лечения ОА. Для этого осуществляли:
- выбор рабочей резонансной частоты f=66 кГц пьезоэлектрических преобразователей 10 акустических систем 8 путем включения кнопки «66 кГц», а затем кнопки «УЗ» (загорался ее индикатор - готовность к работе, режим ожидания);
- установку режима светодиодного излучения «ИК»+«красный» путем включения кнопок «ИК» и «красный» (загорались их индикаторы- готовность к работе, режим ожидания);
- включение кнопки «экспозиция 2 минуты» (загорался ее индикатор - готовность к работе, режим ожидания);
- включение кнопки «непрерывно» (загорался ее индикатор - готовность к работе, режим ожидания).
На дисплее 20 загорался индикатор «Т°C», показывающий исходную температуру поверхности области пораженного сустава, а в последущем ее рост в процессе процедуры лечения. Запуск циклограммы Фиг.9 производился путем нажатия кнопки «Вкл»/«Выкл» с включением ее индикатора. При этом осуществлялся процесс комплексного непрерывного воздействия на область пораженного сустава. По окончании времени непрерывного воздействия - «экспозиция 2 минуты» включается «зуммер», оповещающий в течение 1-2 секунд об окончании экспозиции воздействия на очаг поражения ОА. Программатор блока БУ 5 отключает питание акустических систем 8 и светодиодной матрицы 14. Кнопка «Вкл»/«Выкл» и ее индикатор автоматически выключаются.
Циклограмму (Фиг.10), реализующую на начальном этапе процедуры лечения ОА прерывистое воздействие (например, в режиме со скважностью 1:1 (работа - 1 секунда, пауза - 1 секунда) на область пораженного сустава: низкочастотным ультразвуком (f=44 кГц), практически монотонно возрастающим тепловым потоком и светодиодным излучением «ИК»+«красный» также применяли в первые 5 сеансов лечения ОА. Для этого осуществляли:
- выбор рабочей резонансной частоты f=44 кГц пьезоэлектрических преобразователей 10 акустических систем 8 путем включения кнопки «44 кГц», а затем кнопки «УЗ» (загорался ее индикатор - готовность к работе, режим ожидания);
- установку режима светодиодного излучения «ИК»+«красный» путем включения кнопок «ИК» и «красный» (загорались их индикаторы- готовность к работе, режим ожидания),
- включение кнопки «экспозиция 5 минут» (загорался ее индикатор- готовность к работе, режим ожидания);
- включение кнопки «прерывисто» (загорался ее индикатор- готовность к работе, режим ожидания).
На дисплее 20 загорался индикатор «Т°C», показывающий исходную температуру поверхности области пораженного сустава, а в последущем ее рост в процессе процедуры лечения. Запуск циклограммы Фиг.10 производился путем нажатия кнопки «Вкл»/«Выкл» с включением ее индикатора. При этом осуществлялся процесс комплексного прерывистого воздействия на область пораженного сустава. По окончании времени прерывистого воздействия - «экспозиция 5 минут» включается «зуммер», оповещающий в течение 1-2 секунд об окончании экспозиции воздействия на очаг поражения ОА. Программатор блока БУ 5 отключает питание акустических систем 8 и светодиодной матрицы 14. Кнопка «Вкл»/«Выкл» и ее индикатор автоматически выключаются.
На последующем этапе процедуры лечения ОА (следующие 5 сеансов лечения), реализовали - циклограммы Фнг.9 и Фиг.10 комплексного воздействия на область пораженного сустава аналогично вышеприведенному, но с отличием в том, что при осуществлении сеансов лечения устанавливали режим светодиодного излучения - «ИК»+«зеленый» режим облучения. По назначению врача возможно облучение, соответственно: первые 5 сеансов- «ИК»+«желтый» режим облучения, а в последующем - «ИК»+«синий» режим облучения.
На конечном этапе процедуры лечения ОА (11-12 сеанс лечения), при реализации циклограмм Фиг.9 и Фнг.10 комплексного воздействия на область пораженного сустава аналогично вышеприведенным, использовали прерывистый режим светодиодного излучения - «УФ» режим облучения области пораженного сустава в течение 2 минут, так как у больной наблюдалась сопутствующая патология, связанная с лекарственной аллергией и псориазом.
Применением предлагаемого устройства осуществлялось одновременное и комплексное термо- и фотохромо-ультразвуковое воздействие на измененные патологическим процессом ткани сустава в пателлофеморальной, тибиофеморальной, медиальной и латеральной зонах его поражения, оказывающее влияние не только на тонко дифференцированные кожные экстеро-рецепторы, но на более глубоко лежащие рецепторные аппараты - проприо-рецепторы, рецепторы сухожилий, интеро-рецепторы сосудов, хрящевую и костную ткани и пр., что определяло характер и степень возникающих рефлекторных ответов. При этом в процессе ультразвуковой обработки сустава, обеспечивался объемный характер контактной передачи к нему поличастотных ультразвуковых колебаний от дискообразных упругоэластичных полых волноводов 11, контактирующих с дискообразными излучателями 9 акустических систем 8, разположенных в разных плоскостях воздействия. Аналогичные условия объемного воздействия на сустав имели место и при воздействии на него светодиодным излучением ИК и УФ областей спектра, светодиодным фотохромным излучением и тепловым потоком, генерируемым ультразвуком.
По завершении каждого из сеансов лечения больной устройство отключали из сети. Несущий наколенник 2 и использованный защитный наколенник 1 последовательно снимали с области коленного сустава. Сустав осушивали, а для исключения его резкого охлаждения надевали свежий защитный наколенник 1 без лекарственного вещества.
За курс лечения пациентке проведено 12 сеансов лечения. Начиная с 3-4 сеанса лечения отмемечено улучшение состояния, проявившегося в виде снижения болевого синдрома и увеличения амплитуды движений в коленном суставе. К концу лечения больная почти вдвое снизила количество принимаемых дорогостоящих НПВС. Пациентке показано динамическое наблюдение у терапевта по месту жительства (при необходимости- повторение курса лечения).
Лечение заболеваний суставов с применением предложенного устройства может сочетаться с назначением лекарственных препаратов или может быть использовано как самостоятельный метод физиотерапии. Длительность курса лечения, как правило, сокращается не менее чем в 2-3 раза по сравнению с использованием известных методов лечения ОА и составляет от 8 до 20 процедур, проводимых как ежедневно, так и через день, что зависит от клинической формы и стадии заболевания, а также от распространенности воспалительного процесса в суставных и окружающих их тканях. Повторный курс лечения возможно проводить не ранее 3 месяцев после предыдущего.
Апробация предлагаемого устройства проводилось на базе Омского областного онкодиспансера в 2010-11 годах при сопроводительном лечении 8 больных, страдающих разными формами ОА, после комбинированного лечения основной патологии (в период восстановительного лечения и реабилитации).
Предложенное техническое решение позволяет реализовать высокоэффективный метод лечения ОА с применением разных схем термо- и фотохромо-ультразвуковой обработки биотканей с использованием комплекса патогенетически обоснованных и биотропных видов энергетического и вещественного воздействия на измененные процессом ткани сустава: непрерывными или прерывистыми низкочастотными ультразвуковыми колебаниями, генерируемых акустическими системами (с дискретно изменяемой рабочей резонансной частотой f- 22 кГц, 44 кГц, 66 кГц, 88 кГц, 100 кГц, светодиодным излучением разных длин волн, а также монотонно возрастающим тепловым потоком на границе раздела «волновод-инструмент - биоткань». Создано многофункциональное устройство в виде простого и высокотехнологичного изделия, обеспечивающего достаточную амплитуду колебаний волноводов, имеющих возможность объемного озвучивания и нагрева всей области пораженного сустава при одновременной деформации излучающей поверхности волноводов относительно контактирующих поверхностей озвучиваемого коленного сустава, что исключает возникновение контактных болевых ощущений при осуществлении лечения. Предлагаемое устройство реализующее комплексное непрерывное или прерывистое объемное воздействие на пораженные ОА суставы контактным низкочастотным ультразвуком, генерируемым им тепловым излучением, полихромным излучением полупроводниковых светодиодов, излучающими как в видимой области спектра: красный, желтый, зеленый, синий цвета, так и в ближних ИК и УФ областях спектра в сочетании с высокоактивными озон/NO-содержащими лекарственными веществами, способствует подавлению воспаления, опосредованной санации пораженных патологическим процессом тканей от эндотоксинов за счет активации саногенно-потентной функции регионарной лимфосистемы, импрегнации в них высокоактивных лекарственных веществ, в целом инициирующими активную регенерацию биотканей, снижение и снятие болей, мышечную релаксацию, восстановление функций пораженного сустава. Указанное приводит к сокращению времени лечения, лекарственной нагрузки на пациента и исключению, как правило, применения дорогостоящих лекарственных средств. Простота и удобство пользования устройством позволяют больному индивидуальное его применение в домашних условиях при консультативном сопровождении врача.
К настоящему времени, опытные образцы устройства, входящие в состав разработанного на «Научно-производственном предприятии «Метромед» (г.Омск) аппарата физиотерапевтического «Артроконт-ММ», включающих варианты устройства, предназначенные для лечения ОА коленного, локтевого и плечевого суставов прошли клиническую апробацию. В установленном Росздравнадзором порядке, для организации производства аппарата физиотерапевтического «Артроконт-ММ» разработаны: конструкторская документация, ТУ, ПС и Методические рекомендаций по применению аппарата в клинике.
Источники информации, принятые во внимание:
1. В.В. Бадокин. Остеартроз коленного сустава. // Медицинский совет. - 2010. - №9.- С.98-103.
2. Проспект медицинского прибора JOINMAX для лечения мышц коленного сустава. Производитель: Changeui Medical Co., Ltd., Korea. //Корейский Институт Биотехнологии. - 2010.
3. Термо- и фотохромо-ультразвуковые технологии лечения заболеваний: Методические рекомендации. НПП «Метромед», Изд. ОмГТУ, Омск, 2012. - С.19-41.