Способ лечения вирусных болезней лазерным облучением потока крови в трубке

 

Сущность изобретения: способ заключается в облучении потока крови в трубке, включенной в кровеносный сосуд, лазером с частотой, вызывающей повреждающий резонанс элементов вируса, при мощности ниже границы вредных термических воздеййствий на форменные элементы крови, в течение максимально длительного времени. Способ осуществляется, например, с помощью устройства, которое содержит гидропровод, вживленный последовательно в перерезанный кровеносный сосуд и содержащий трубку, прозрачную для лазерного луча, которая облучается лазером, например, с помощью световода, конец которого скреплен с трубкой и телом пациента.

Изобретение относится к медицине, в частности к радиотерапии, т.е. к аппаратуре для облучения световыми лучами, и лазеротерапии вирусных болезней.

Известно устройство для УФ-облучения крови, содержащее гидросистему, включающую иглу, шланги и т.д. в том числе трубку, прозрачную для УФ-лучей, и оптическую систему, включающую УФ-лампу и отражатель в корпусе.

Недостатки этого устройства следующие: сложность, так как в нем имеется гидросистема с рядом звеньев, в том числе с подвижными деталями, например, игла, шприц; большие трудовые затраты медперсонала, непрерывно работающего с гидросистемой; отсутствие направленного действия УФ-лучей только на болезнетворные вирусы (в дальнейшем применяется термин "вирус" или "вирион"); травмирование тканей иглой и крови во внешней гидросистеме; невозможность длительного облучения, так как сосуд проколот иглой, кроме того, игла и громоздкие гидро- и оптическая системы существенно ограничивают подвижность пациента, что вредно для пациента и заставляет прерывать облучение.

Известно устройство для лазеротерапии трубчатых полостей организма, содержащее лазер, к которому присоединен световод, оканчивающийся в катетере с оболочкой с закрытым дистальным концом, прозрачным для лазерного луча. Здесь кровь травмируется значительно меньше, ибо она не выводится из кровеносного сосуда, а установка проще, ибо нет гидросистемы.

Недостатки этого устройства следующие: большие трудозатраты, травмирование тканей (катетером), невозможность длительного облучения (из-за катетера), отсутствие направленного действия лазерного луча только на вирусы.

Известен миниатюрный полупроводниковый лазер, имеющий объем менее 1 мм³. Поэтому он может быть закреплен на пациенте, почти не ограничивая его подвижности.

Недостатки этого устройства следующие: отсутствие направленного действия лазерного луча только на вирусы; лазер не встроен в устройство для облучения крови.

В качестве прототипа устройства для лечения вирусных болезней принято устройство для облучения потока крови, содержащее включенный последовательно в кровеносный сосуд пациента гидропровод с прозрачной для лазерного луча трубкой и лазер со световодом, размещенный с возможностью облучения крови в упомянутой трубке. В прототипе гидропровод содержит длинную спиральную трубку, прозрачную для УФ-лучей, где может протекать поток крови, однако средства для забора крови из сосуда и для ее возвращения в сосуд не показаны. Трубка находится в шаровом отражателе, куда направляется луч от УФ-лампы сквозь отверстие в отражателе. Указана возможность применения лазера вместо лампы, однако отражатель создает интерференцию лазерного луча, что увеличит его амплитуду выше расчетной в одном месте в трубке и уменьшит ее в другом месте, а это недопустимо.

Недостатки этого устройства следующие: сложность из-за гидросистемы; большие трудозатраты медперсонала; отсутствие направленного действия лазерного луча на вирусы; травмирование тканей и крови; невозможность длительного облучения.

Цель изобретения лечение вирусных болезней.

Цель достигается предлагаемым способом лечения вирусных болезней, преимущественно СПИДа, лазерным облучением с частотой, вызывающей повреждающий резонанс элементов вируса в непрерывном потоке крови ниже границы вредных термических воздействий на форменные элементы крови, при максимально возможной длительности.

Достижение цели основано на особенностях лазерных лучей, вирусов и крови.

Лазерный луч имеет три типа действия на вещество: механическое давление света, нагрев, возбуждение резонансных вибраций атомов и элементов структур. Действие давления и нагрева проявляется при большой освещенности, причем они приблизительно одинаково действуют на все вещества, т.е. и на вирус, и на форменные элементы крови, и на клетки тканей, следовательно, действуют не избирательно, и поэтому их использование для лечения без повреждения элементов организма затруднительно.

Возбуждение вибрации, повреждающей элемент вируса, может возникнуть при существенно меньшей освещенности (поверхностной плотности светового потока), если частота лазерного луча близка к частоте собственных колебаний этого элемента, поскольку возникает резонанс. Это возможно благодаря когерентности лазерного луча. Следовательно, повреждающий резонанс элемента вируса может быть достигнут при освещенности, безвредной для других элементов, например, при освещенности ниже 0,5 Вт/см². Для наглядности примем (в первом приближении), что резонансное действие проявляется наиболее сильно при равенстве длины волны размеру элемента в направлении распространения луча.

Минимальные габариты элементов вирусов, например поперечное сечение консольной балочки вириона герпеса, составляют 5 нм (все размеры здесь и далее приблизительны), а минимальные габариты вирусов не превышают 200 нм. Минимальные размеры биомолекул менее 1 нм, а минимальные размеры форменных элементов крови более 2000 нм. Следовательно, вирусы занимают определенную область по размерам, где нет других элементов, а другие элементы находятся по своим размерам на порядок от области вирусов, поэтому луч лазера, рассчитанный на возбуждение повреждающего резонанса элемента вируса, не будет возбуждать резонанс в элементах крови при расчетной освещенности.

Структура вирусов приближается к кристаллической, поскольку они находятся на границе между органической и неорганической природой, следовательно, имеет минимальное внутреннее трение при вибрациях и поэтому имеет острый пик на собственной частоте амплитудно-частотной характеристики, а форменные элементы крови имеют структуру переплетенных нитей, поэтому имеют большее внутреннее трение, препятствующее резонансу. Это соотношение повышает избирательность повреждающего действия на вирус лазерного луча. Предыдущие особенности обеспечивают возможность избирательного повреждения вирусов в потоке крови. Однако облучается только часть крови, поэтому для успеха лечения желательно непрерывное облучение. Под успехом понимается не только излечение, но и замедление скорости развития болезни.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит включенный последовательно в кровеносный сосуд пациента гидропровод с прозрачной для лазерного облучения трубкой и лазер со световодом, размещенный с возможностью облучения крови в упомянутой трубке, трубопровод выполнен герметичным, его концы вживлены в концы прорезанного сосуда, трубка снабжена экраном, поглощающим лучи, выходящие из нее, и прочно скреплена с телом пациента, а лазер выполнен с возможностью излучать свет с частотой, вызывающей повреждающий резонанс элементов вируса в непрерывном потоке крови ниже границы вредных термических воздействий на форменные элементы крови, и прочно связан с пациентом.

Достижение поставленной цели предлагаемым устройством обеспечивается следующим образом. Поскольку концы тру- бопровода вживлены в концы перерезанного сосуда, а трубопровод герметичен и имеет тот же диаметр, что и сосуд, по нему постоянно течет естественный поток крови, а длительность вживленного состояния трубопровода может быть весьма большей при нормальных условиях. Трубка и лазер прочно связаны с телом пациента, поэтому облучение может осуществляться даже во время перемещения пациента вместе с лазерной установкой. Экран предотвращает интерференцию облучения в трубке, которая может вызывать нерасчетное повышение освещенности в одних микрообъемах трубки и гашение в других, кроме того, экран предотвращает длительное облучение окружающих трубку тканей, что может заставить прерывать облучение на заметное время. Возможность лазера излучать свет с расчетными характеристиками, преимущественно в непрерывном режиме, обеспечивает повреждение вирусов, что в сочетании с непрерывностью облучения обеспечивает лечебный эффект.

П р и м е р 1. В концы B вены, образовавшиеся после удаления части вены, вживлены шланги, вживленные также в тело пациента и выведенные из него. Штанги герметично соединены трубкой, прозрачной для заданной частоты облучения. Трубка закреплена на теле, например, бандажом. В отверстие хомута вставлен конец световода лазера. Конец световода закреплен на теле так же, как и хомут. Шланги и трубка образуют гидропровод, включенный последовательно в кровеносный сосуд, например, в вену, может быть частью серийной лазерной установки, расположенной у кровати пациента. Трубка может иметь различные, но простые формы: прямую, П-образную, V-образную и т.п. У трубопровода основание служит также экраном, поглощающим лучи, выходящие из трубки. Конец световода может быть вставлен в хомут под разными углами к трубке в зависимости от соответствующего отверстия в хомуте для крепления конца световода.

П р и м е р 2. Весь гидропровод вживлен в тело, только глухой патрубок трубки выведен из тела на несколько миллиметров. В патрубок вставлен конец световода, и закреплен к телу пациента, например, бандажом. На трубке выполнен экран, поглощающий выходящие из трубки лучи.

П р и м е р 3. К трубке прикреплен малогабаритный лазер, конец питающего кабеля которого вживлен в тело, а другой конец кабеля имеет колодку для присоединения к блоку питания, этот конец кабеля с колодкой закреплен на теле. Благодаря большему КПД полупроводникового лазера для его питания требуется меньшая мощность, поэтому блок питания может быть в кармане пациента и соединен гибким кабелем с розеткой сети или иметь батареи сухих элементов или аккумуляторов.

Каждый последующий пример выполнения дает пациенту большую свободу передвижения, поэтому уменьшает необходимость делать перерыв в облучении.

Возможны другие примеры выполнения устройства.

Так к трубке вне тела может быть прикреплен полупроводниковый лазер вместо конца световода лазерной установки. Полупроводниковый лазер может быть закреплен и в патрубке, однако это уменьшает надежность устройства, ибо прозрачность дна патрубка постепенно уменьшается из-за загрязнения, кроме того, лазер может случайно выйти из патрубка.

Возможно встроить миниатюрный полупроводниковый лазер внутрь трубки, однако это, как правило, нецелесообразно, так как на нем могут осаждаться элементы крови, кроме того, возможно непредусмотренное отделение частей покрытия лазера и даже отрыв всего лазера, что очень опасно.

Возможно исполнение предлагаемого устройства без кабеля, с бесконтактным питанием благодаря трансформаторной или емкостной связи, однако это более сложно и менее надежно, а определить, работает ли устройство, трудно, по сравнению с проводным питанием, когда работа устройства контролируется по штатным средствам лазера, например по напряжению питания. При бесконтактном питании потребуется система диагностики для контроля за работой лазера.

По трубке непрерывно течет кровь, ее пронизывает лазерный луч с длиной волны, например, 1 мкм, которой соответствует частота 3˙10¹⁴ Гц, т.е. заведомо меньшая, чем резонансная частота элементов вируса, однако очевидно, что даже при этой частоте при движении с потоком крови на пути в 1 мм за доли секунды вирус подвергнется такому количеству резонансных колебаний, которые на несколько порядков больше, чем необходимо для доведения амплитуды резонансных колебаний до разрушения соответствующих элементов вируса.

Частота лазерного излучения не указана, поскольку это первое предлагаемое устройство для лечения вирусных болезней облучением. Расстояние между форменными элементами крови гораздо больше, чем их размеры, поэтому они не затемняют большую часть вирусов, как правило, они прозрачны для лазерного облучения, ибо не резонируют с ним. Кроме того, проскок неповрежденными отдельных вирусов не изменяет принципиальной картины, ибо большая часть крови (в других сосудах) вообще не облучается.

Некоторые отличия есть в работе устройства с полупроводниковым лазером из-за его особенностей. Минимальная длина его волны 400 нм, т.е. его частота ниже собственных частот элементов вируса, однако резонансные колебания могут наводиться и частотами с такой длиной волны, которая кратна основной резонансной частоте, т.е. с меньшей в целое число раз частотой, поэтому полупроводниковый лазер способен вырывать разрушающий резонанс элементов вируса. Невысокая направленность излучения в данном случае не является недостатком, ибо в способе не требуется большая освещенность.

Продолжительность непрерывного облучения должна быть максимально длительной, ибо облучается только часть крови. Перерывы облучения вызываются необходимостью перемещения пациента, особенно если он связан с лазерной установкой, в этом случае пациент обязан лежать или сидеть как можно дольше. Пациент с полупроводниковым лазером может облучать кровь непрерывно. Если скорость разрушения вирусов будет больше скорости их размножения, то возможно даже излечивание болезни. К этому можно добавить облучение тканей, где находятся вирусы, с помощью катетера, но с лазером, имеющим представленные здесь характеристики, и наружное облучение тела, поскольку лазерные лучи проникают на некоторую глубину в ткани, с помощью известных лазерных терапевтических установок, но с описанными здесь характеристиками.

В некоторых случаях в качестве гидросистемы можно временно использовать известные системы для облучения крови, например, с отбором крови шприцем, но с лазером, дающим описанное облучение. Например, если возникло подозрение, что вирус внесен в определенную часть тела, то следует как можно раньше ввести иглу устройства в вену, куда поступает кровь из этой части тела, и в тактовом режиме пропускать всю кровь, идущую по этой вене, через облучающее устройство, т.е. пережать вену выше иглы, заполнять гидросистему, вытеснять кровь через другую иглу выше пережатия вены и повторять эти операции, а в это время вживлять гидросистему.

Возможно использование нескольких предлагаемых устройств. Например, после ввода в строй одного устройства можно готовить к вводу в строй другие устройства, причем на разных сосудах.

Формула изобретения

СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЕЙ ЛАЗЕРНЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ ПОТОКА КРОВИ В ТРУБКЕ, подсоединенной к вене, отличающийся тем, что облучение проводят с длиной волны 200 20 нм и плотностью мощности менее 0,5 Вт/см², при этом вживляют трубку в вену и снабжают поглощающим лазерное излучение экраном.