Способ неинвазивной полихроматической световой импульсной терапии

Способ относится к физиотерапии, а именно к фототерапии, и может быть использован при профилактике и лечении ряда заболеваний человека и животных. Осуществляют облучение поверхности тела пациента импульсами света в ультрафиолетовом диапазоне. Облучение проводят импульсами, длительность которых не менее 10^-10 с и не более 5×10^-3 с. Одновременно с ультрафиолетовым облучением проводят облучение в красном и инфракрасном диапазонах спектра, причем соотношение величин облученности в названных трех участках составляет в долях 97:1,5:1.5. Способ позволяет повысить эффективность и безопасность процедуры за счет изменения границ диапазона длительностей импульсов излучения; границ спектрального диапазона облучения и соотношения спектральных участков излучения. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Способ относится к физиотерапии, лучевой терапии и может быть использован при профилактике и лечении ряда заболеваний человека и животных.

Известен способ инвазивной полихроматической (спектральный диапазон из ряда волн) световой терапии, заключающийся в том, что облучают определенное время (около 20 минут) непрерывным ультрафиолетовым излучением (УФИ) кровь, извлеченную из организма и размещенную в кварцевых сосудах (в объеме примерно 1 мл на 1 кг веса пациента), а затем направляют обратно в кровеносную систему пациента (Карандашов В.И. и др. Фототерапия (светолечение): Руководство для врачей / Под ред. Н.Р. Палеева. - М.: Медицина, 2001. - 392 с.). Недостатками такого способа являются необходимость отбора крови и облучения ее вне организма, болезненность и сложность процедуры, опасность внесения инфекции, трудности стерилизации, значительные затраты времени (низкая производительность), невозможность контроля реакции организма на воздействие.

Широко известен положительный эффект общих и местных световых облучений («ванн», в том числе и УФИ) как способ профилактики и лечения ряда заболеваний (см., например, Улащик B.C. Физиотерапия: универсальная медицинская энциклопедия. - Минск: Книжный Дом. - 2008. - 639 с.). Такой способ можно отнести к неинвазивной полихроматической световой терапии непрерывным излучением. Однако непрерывное УФ-излучение не проникает в кровь, т.к. поглощается в 1-2 мм слоя кожи (см. Соколов Μ.В. Прикладная биофотометрия. - М.: Наука, 1982), а другие составляющие светового излучения обладают для ряда задач медицины (например, фотодинамия) недостаточной энергетической способностью. При увеличении интенсивности излучения и достижении при УФ-облучении (УΦΟ) величины экспозиции в 1 биодозу возникает эритема на коже. Дальнейшее увеличение экспозиции связано с опасностью ожогов на коже и ростом поглощения излучения нарастающей эритемой (реакцией меланина в коже). Все это ограничивает область применения названного способа.

Известен способ неинвазивной полихроматической световой импульсной терапии (см. Способ световой терапии, патент РФ №2118186 от 22.02.94, опубл. 27.08.98, бюл. №24), заключающийся в облучении поверхности тела пациента импульсами света, длительность которых не менее 10^-8 с и не более 10^-3 с, в частном случае, УФИ в диапазоне длин волн Δλ250-400 нм, с возможностью одновременного механического сдавливающего воздействия, прекращаемого по окончании импульса. При этом количество импульсов облучения определяют из формулы

Ки=Hв/Тс Eи tи,

где Hв - «эталонная» экспозиционная доза облучения крови вне организма в спектральном диапазоне Δλ, при котором достигается терапевтический эффект; Еи - облученность на поверхности тела в том же спектральном диапазоне; tи - длительность импульса излучения (на уровне 0,35 от амплитуды).

В частном случае, одновременно с импульсным облучением осуществляют кратковременное механическое сдавливающее воздействие на облучаемый участок в направлении облучения с усилием 0,3-0,6 кг/см², прекращаемое по окончании импульса. Недостатками способа-прототипа являются: 1) невозможность облучения импульсами короче 10^-8 с, хотя такая необходимость есть, т.к. согласно появившейся в последнее время информации (http:/neboley.10/08/3781) длительность импульса света порядка 10^-10 с является губительной для большинства вирусов (в том числе и особо опасных, как ВИЧ); 2) нижняя граница длительности импульса 10^-2 с не совсем соответствует действительности, т.к. время реакции меланина на УФ-излучение (УФИ) несколько меньше (порядка (3-4)10^-3 с) (см. выше - вторую ссылку - Улащик B.C.); 3) спектральный диапазон имеет границу 250 нм УФИ, при котором может происходить деструкция белковых молекул и образуется очень много свободных радикалов; кроме того, граница диапазона 400 нм на практике должна быть смещена на 5 или 30 нм - на величину смещения максимумов поглощения гемоглобина крови; 4) Нн - есть «эталонная» доза облучения крови вне организма по способу-аналогу, т.е. доза, при которой достигается терапевтический эффект в инвазивном методе УФО извлеченной крови. Однако, как показала практика, эта величина не эквивалентна экспозиции при импульсном облучении поверхности тела (лампы у аналога имеют линейчатые спектры и работают непрерывно, в то время как импульсные ксеноновые лампы имеют фактически непрерывный спектр, поэтому трудно проводить сравнение). Следовательно, «эталонная» доза будет совсем иной (расчетной), обусловленной эффектами внутри организма, с одной стороны, и ограниченной по величине опасностью эритемы на коже, с другой. Неучет названных факторов может привести к недостаточному эффекту в крови и появлению опасной эритемы на коже; 5) в реальной практике не возможно откорректировать спектр излучения импульсного источника в УФ-диапазоне так, чтобы не было красных и инфракрасных «хвостов», т.е. участков спектра излучения в других поддиапазонах; 6) нет возможности изменения параметров излучения как до, так и во время процедуры, что сокращает возможности способа; 7) механическое сдавливающее воздействие достаточно сложно осуществить синхронно с импульсом; 8) невозможно по описанному способу имитировать излучение высокогорного солнца, хотя такой спектр наиболее целебен, как адаптированный к физиологии человека; 9) невозможность совмещения спектра излучения с максимумами спектральной чувствительности гемоглобина в диапазоне 400-450 нм, что также снижает возможности способа; 10) по способу-прототипу не проводят никакого контроля результативности облучения, что снижает производительность способа и его эффективность.

Цель предлагаемого способа - расширение функциональных возможностей, повышение эффективности, оперативности, безопасности, снижение сложности.

Поставленная цель достигается тем, что облучение проводят импульсами света, длительность которых не менее 10^-10 и не более 5×10^-3 с, одновременно с ультрафиолетовым облучением проводят облучение в красном и инфракрасном диапазонах спектра, причем соотношение величин облученности в названных трех участках составляет в долях 97:1,5:1,5.

В частном случае облучение проводят в ультрафиолетовом диапазоне длин волн Δλ-305-405 нм, причем количество импульсов определяют из формулы

$$Kи=Hв/Tс\text{ Eи tи},\text{ (1)}$$

где Тс - пропускание среды - интегральный коэффициент пропускания кожи, тканей, стенок сосудов; Еи - облученность, создаваемая импульсным излучением на поверхности тела в спектральном диапазоне Δλ; tи - длительность импульса излучения (на уровне 0,35 от амплитуды); Hв - экспозиционная доза облучения крови в сосудах импульсным излучением, удовлетворяющая требованию условия

$$H\text{пор}=Hн\le Hв<Hб\text{м Tc}\text{, (2)}$$

где Hпор - экспозиционная доза внутри организма на уровне клеток крови в спектральном диапазоне Δλ, при которой достигается терапевтический (триггерный) эффект; Нбм - экспозиционная доза ультрафиолетового облучения импульсным излучением поверхности тела, равная 1 биодозе (для данного типа кожи пациента); Нн - экспозиционная доза, которую получает кровь в процессе ее облучения непрерывным ультрафиолетовым излучением вне организма при терапевтическом эффекте.

В следующем частном случае параметры импульсного излучения: количество импульсов, длительность импульса и частоту следования импульсов излучения задают перед процедурой с возможностью обеспечения облучения в течение одной процедуры всего объема крови в организме.

В частном случае проводят облучение с частотой следования импульсов света по величине не более одного герца (tи ≤1 Гц).

В другом частном случае облучение проводят с возможностью изменения длительности импульса излучения в процессе процедуры.

В частном случае облучение осуществляют с возможностью изменения частоты следования импульсов в биологически активном диапазоне от 1 до 35 Гц. В следующем частном случае облучение проводят с возможностью изменения интенсивности излучения от 1 до 100 Вт/см².

В другом частном случае одновременно с облучением осуществляют механическое сдавливающее воздействие в области облучения, причем механическое сдавливающее воздействие оказывают непрерывно в течение времени процедуры импульсного облучения.

В частном случае облучение проводят в спектральном диапазоне длин волн высокогорного солнечного излучения Δλ-300-1500 нм.

В частном случае облучение проводят в диапазоне спектра максимальной спектральной чувствительности гемоглобина крови - в спектральном диапазоне Δλ-300-450 нм. В другом частном случае облучение осуществляют с возможностью контроля результатов воздействия импульсного излучения на организм пациента посредством обратной связи, которую обеспечивают наблюдением за изменением иммунной реакции организма или прямым наблюдением изменений показателей конкретной патологии. В следующем частном случае степень воздействия импульсного облучения определяют по величине активации фагоцитарной реакции крови.

В другом частном случае результативность облучения определяют из сравнения состава капли живой крови на экране сканирующего микроскопа до и после процедуρ облучения. В частном случае осуществляют облучение и обратную связь с контролем результативности облучения автоматически, причем с возможностью изменения параметров облучения в зависимости от достигнутого результата.

Достижение поставленной цели обусловлено тем, что неинвазивная полихроматическая световая импульсная терапия (НПСИТ) при указанных режимах облучения обеспечивает существенное расширение функциональных возможностей, повышение эффективности лечебного воздействия при одновременном снижении временных и материальных затрат. Это объясняется тем, что: 1) при длительности импульса света (в частности, УФИ) порядка 10^-10 с достигается возможность резонансного воздействия, дезактивации (или даже уничтожения) практически всех вирусов, в том числе особо опасных заболеваний, как ВИЧ, гепатиты и т.п. (см. ссылку выше); кроме того, в этом диапазоне длительностей импульса существует возможность «управления поведением» практически всех патогенов: бактерий, грибков и т.д.; 2) расширение нижней границы до 5×10^-3 с обеспечивает улучшение условий прохождения УФИ через кожу, т.к. эта величина меньше времени реакции всего объема меланина. В связи с тем, что идеальная фильтрация УФО практически невозможна: всегда остаются некоторые «хвосты» - отдельные участки светового излучения в других спектральных диапазонах, в частности в красном и инфракрасном, что создает дополнительный лечебный эффект, т.к. световое излучение этих диапазонов лучше проходит через кожные и тканевые покровы и может воздействовать на активность отдельных клеток.

Условие Нв<Нбм Тс обеспечивает УФО без эритемы (т.н. «доэритемный режим облучения»), что увеличивает безопасность способа; условие Нн≤Нв<Нбм Тс позволяет точнее определить не только величину внутренней экспозиции, но и величину пропускания кожи и тканей тела (особенно, если известна и величина интенсивности излучения Еи). В частном случае, как это следует из выражения (2), Hпор=Нн=Нв. Зная величину облученности при непрерывном инвазивном УФО Еи (хорошо известно) и приравнивая Еи=Ебм, можно определить пропускание кожи и тканей. Пример расчета: величина биодозы УФО, полученная эмпирически, варьируется для разных видов кожи в пределах Нбм=1-1,5 Дж/см² с минимальной величиной облученности Eи (при длительности импульса 10^-3 с) около 10 Вт/см², а средняя величина облученности Eи в клинической практике составляет 0,002 Вт/см² (см. первую ссылку - Карандашов В.И. и др.). Отсюда следует, что величина интегрального пропускания импульсного УФИ составляет величину примерно Тс=0,002/10=0,0002=0,02%. Следовательно, величина пропускания кожи и тканей организма для УФИ примерно всего 2 сотых доли процента при импульсном неинвазивном облучении способна обеспечить такую же облученность на крови в живых сосудах, как и в инвазивном варианте облучения крови вне организма. Определяя описанные соотношения и размеры величин в выражениях (1) и (2), можно (примерно) определить и величину пороговой экспозиционной дозы импульсного УФО, при которой произойдет триггерный эффект включения защитной системы организма, последствием чего станет повышение иммунного статуса организма и его способности к излечению.

Обычно при импульсном УФО облучают область локтевой (или плечевой) артерии, диаметр которой около 5 мм. Время оборота крови 20-25 с, объем - 5,5 л/мин (среднее). Если участок облучения артерии составляет в диаметре (длине) 100 мм, то облучаемый объем крови за один импульс составит примерно 2 см³ или 2,1 мл. Изменяя перед процедурой частоту импульсов, их длительность и количество можно обеспечить облучение любого заданного объема крови, в том числе и полного.

Выбор частотного диапазона менее 1 Гц позволяет синхронизировать световое облучение с циркадными ритмами сердца, что повышает терапевтический эффект процедуры (эффект биохронотерапии). Кроме того, это позволит снизить тепловой эффект облучения.

Возможность изменения длительности импульса излучения в процессе процедуры расширяет функциональные возможности способа, т.к. становится возможным выбрать конкретную величину длительности импульса в зависимости от лечебной направленности процедуры (т.е. конкретного заболевания, возбудителя).

Величина частоты следования импульсов влияет на качество и эффективность всей процедуры, т.к. повышение частоты следования импульсов может привести к нарушению теплового режима облучения и перегреву тканей. При низких частотах возможно наоборот повысить эффект воздействия в диапазоне биологически активных частот - до 35 Гц, используя резонансные явления. Подбором частоты следования вместе с длительностью импульса можно добиться подбора критериев воздействия на конкретного возбудителя заболевания.

Возможность изменения интенсивности излучения от 1 до 100 Вт/см² обусловливает существенное расширение возможностей способа, например, при необходимости воздействия на объект лечения на большом расстоянии, при очень коротких импульсах (ближе к нижней границе длительности: мкс-нс).

Механическое сдавливающее воздействие с усилием 0.3-0,6 кг/см², которое повышает пропускание света тканями (в 3-5 раз), обеспечить в непрерывном режиме в течение всей процедуры значительно проще (дешевле), причем эффект практически не снижается. В целом, это повышает эффективность всей процедуры лечения.

Световое излучение наиболее физиологически адаптированное организму - это солнечное излучение. Высокогорное (высота порядка 2-3 км над уровнем моря) солнечное излучение обладает насыщенным УФИ в спектральном диапазоне с 300 нм и практически не имеет «провалов» - полос поглощения, свойственных спектру на равнине.

Расширение спектрального диапазона излучения УФИ 300-450 нм позволяет охватить все пики поглощения гемоглобина крови, что повышает эффективность способа.

Совмещение спектра излучения и максимумов чувствительности гемоглобина достигается путем имитации спектром излучения спектральной кривой чувствительности (применением специальных корректирующих спектральных фильтров). Этим обеспечивается адаптация спектральных характеристик излучения и приемника (крови), что существенно повышает эффективность поглощения и биологического воздействия благодаря созданию возможности резонансных явлений в биообъектах.

Облучение с возможностью контроля результатов воздействия позволяет решить несколько задач: 1) определение своевременной необходимости прекращения или усиления воздействия, 2) сокращение времени процедуры и количества процедур для конкретного пациента, что увеличивает производительность способа, 3) повышение качества лечебной процедуры. Контроль с обратной связью можно вести по разным показателям: 1) по иммунной реакции в крови, 2) внешним наблюдением за состоянием пациента и патологического очага (если он - внешний), 3) по фагоцитарной активности крови. Последнее можно, в частности, наблюдать на экране сканирующего микроскопа в капле живой крови, что позволяет управлять процессом воздействия.

С целью сокращения времени, повышения эффективности осуществления способа облучение и контроль процедур путем обратной связи осуществляют автоматически с применением аналоговых устройств, причем с возможностью изменения параметров облучения в зависимости от достигнутых результатов, что, в частности, позволяет корректировать процедуру по способу непрерывно.

Облучение целесообразно проводить в местах прохождения артерий, защищенных от солнца (не пигментированных), внутренняя поверхность плеча, паховая область и др.

Способ поясняется чертежами: 1) на фиг. 1 обозначено: 1 - источник света (импульсный): 2 - светофильтр; 3 - поверхность тела пациента; 4 - фрагмент сосуда кровеносной системы; Р - усилие, с которым воздействуют на облучаемый участок поверхности тела. В варианте (а) облучение осуществляют на определенном расстоянии от поверхности тела пациента и без усилия, а варианте (б) показано применение внешнего усилия, с которым воздействуют на облучаемый участок в течение всей процедуры (2-5 минут); 2) на фиг.2 отображен в относительных единицах спектр излучения, падающего на поверхность тела пациента (по варианту 3 формулы изобретения), при этом длины волн измеряются в нанометрах.

Способ прост в осуществлении: источник 1 располагают на расстоянии обычно 1-2 см от поверхности тела (по варианту а, когда, например, облучают пораженный участок кожи) или прижимают его к облучаемому участку (как правило, для этого выбирают зону крупной артерии - плечевой, паховой и т.д.). Автоматически на облучающем устройстве можно задать и количество импульсов Ки и частоту их следования fи, а возможно (например, в ходе исследований) изменять все параметры излучения, в т.ч. облученность, спектральный диапазон, длительность импульса и т.д. Процедура занимает от 2 до 5 минут. Проведены длительные экспериментальные и клинические исследования заявляемого способа. Доказана возможность стимулирования неспецифической защиты клеточного и гуморального иммунитета, возможность лечения и профилактики ряда распространенных заболеваний, причем число их постоянно увеличивается. Впервые способ был оформлен в виде заявки в 1986 году, однако был отклонен из-за отсутствия экспериментальной проверки. Ожидаемая возможность одновременного контроля стадии излечения позволит значительно повысить эффективность способа. Способ найдет широкий спектр применения.

1. Способ неинвазивной полихроматической световой импульсной терапии, заключающийся в облучении поверхности тела пациента импульсами света в ультрафиолетовом диапазоне, отличающийся тем, что облучение проводят импульсами, длительность которых не менее 10^-10 с и не более 5×10^-3 с, одновременно с ультрафиолетовым облучением проводят облучение в красном и инфракрасном диапазонах спектра, причем соотношение величин облученности в названных трех участках составляет в долях 97:1,5:1.5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение проводят в ультрафиолетовом диапазоне длин волн Δλ-305-405 нм, причем количество импульсов определяют из формулы
$$Kи=Hв/Tс\text{ Eи tи}\text{,}\text{(1)}$$
где Тс - пропускание среды - интегральный коэффициент пропускания кожи, тканей, стенок сосудов; Еи - облученность, создаваемая импульсным излучением на поверхности тела в спектральном диапазоне Δλ; tи - длительность импульса излучения; Нв - экспозиционная доза облучения крови в сосудах импульсным излучением, удовлетворяющая требованию условия
$$H\text{пор}=Hн\le Hв<Hб\text{м Tc}\text{, (2)}$$
где Нпор - экспозиционная доза внутри οрганизма на уровне клеток крови в спектральном диапазоне Δλ, при которой достигается терапевтический триггерный эффект; Нбм - экспозиционная доза ультрафиолетового облучения импульсным излучением поверхности тела, равная 1 биодозе для данного типа кожи пациента; Hн - экспозиционная доза, которую получает кровь в процессе ее облучения непрерывным ультрафиолетовым излучением вне организма при терапевтическом эффекте.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параметры импульсного излучения: количество импульсов, длительность импульса и частоту следования импульсов излучения задают перед процедурой с возможностью обеспечения облучения в течение одной процедуры всего объема крови в организме.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают частоту следования импульсов излучения не более одного герца - fи ≤1 Гц.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение проводят с возможностью изменения длительности импульса излучения в процессе процедуры.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение осуществляют с возможностью изменения частоты следования импульсов в биологически активном диапазоне от 1 до 35 Гц.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение проводят с возможностью изменения интенсивности излучения от 1 до 100 Вт/см².

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с облучением осуществляют механическое сдавливающее воздействие в области облучения, причем механическое сдавливающее воздействие оказывают непрерывно в течение процедуры импульсного облучения.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение проводят в спектральном диапазоне длин волн высокогорного солнечного излучения Δλ-300-1500 нм.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение проводят в диапазоне спектра максимальной чувствительности гемоглобина крови - в спектральном диапазоне Δλ-300-450 нм.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение осуществляют с возможностью контроля результатов воздействия импульсного излучения на организм пациента посредством обратной связи, которую обеспечивают наблюдением за изменением иммунной реакции организма или прямым наблюдением изменений показателей конкретной патологии.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что степень воздействия импульсного облучения определяют по величине активации фагоцитарной реакции крови.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что результативность облучения определяют из сравнения состава капли живой крови на экране сканирующего микроскопа до и после процедур облучения.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что осуществляют облучение и обратную связь с контролем результативности облучения автоматически, причем с возможностью изменения параметров облучения в зависимости от достигнутого результата.