Гинекологический измеритель оксигенации крови (варианты)
Полезная модель относится к медицине, в частности онкогинекологии и может быть использована для измерения оксигинации крови при радиомодификации в комплексном лечении рака шейки матки. Гинекологический измеритель оксигенации крови содержит две бранши 3, закрепленные с возможностью движения друг относительно друга 4 и на дистальных концах 3 которых размещены два элемента датчика: красный и инфракрасный светодиоды, выполненные на одной подложке 5, и кремниевый фотоприемник 6, а на проксимальных концах выполнены кольцевые ручки 2. Питающие и сигнальные провода от элементов датчика 5 и 6 выведены для подключения к блоку контроля и обработки (на фигурах не показан). Бранши выполнены из медицинской пластмассы марки Purell НМ671 T. Дистальные концы бранш имеют закругления. Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в улучшении конструкции прибора измерения насыщения крови кислородом, способной измерять насыщение крови кислородом пораженной раком шейки матки при радиомодификации в комплексном лечении рака шейки матки. Предложенный гинекологический измеритель оксигенации крови в 2-х вариантах, применяемый при комплексном лечении плоскоклеточного рака шейки матки реализуем и работоспособен, позволяет повысить эффективность лечения плоскоклеточного рака шейки матки за счет адекватного определения степени насыщения пораженных тканей кислородом и значительно увеличить количество больных раком шейки матки для последующего хирургического лечения, то есть перевести заведомо неоперабельных пациенток в группу больных с резектабельным опухолевым процессом, что в перспективе увеличивает выживаемость больных с заболеванием данного вида. Эффективность применения заявляемого измерителя подтверждается результатами лечения с применением экспериментального образца (фиг.5) 33 добровольных пациенток, проведенными в Республиканском Клиническом Онкологическом Диспансере Министерства Здравоохранения Республики Татарстан.
2 с.п. и 6 з.п. формулы, 5 илл.
Полезная модель относится к медицине, в частности онкогинекологии и может быть использована для измерения оксигинации крови при радиомодификации в комплексном лечении рака шейки матки.
Основным способом лечения рака шейки матки (РШМ) в 90% процентах случаев является лучевая терапия. У 75% больных лучевая терапия применяется в качестве самостоятельного и единственного способа лечения, поэтому повышение эффективности лечения больных РШМ, в первую очередь, связывается с совершенствованием именно лучевых способов лечения. Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности лучевой терапии в лечении РШМ является радиомодификация чувствительности опухоли. (Панкратов В.А., Андреев В.Г., Гулибов И.А. и др. Химиолучевая терапия в сочетании с физическими способами радоимодификации у больных с местно-расположенным раком ротоглотки // Вопр. Онкол. - 2006. - Т.52 - С.200-202.; Ярмоленко С.П., Вайсон А.А. Клиническая радиобиология. // М. - «Медицина». - 2004. - 317 с.)
Для большинства больных РШМ характерна значительная распространенность опухоли, а ухудшающееся кровоснабжение опухоли и нарастающая в связи с кровотечением анемия являются причинами тяжелой гипоксии опухоли у большинства больных. Обмен веществ в раковых клетках идет почти без доступа кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного гликолиза, который характерен для бактерий. Именно это отличие от остальных клеток организма является уязвимым местом этих клеток. Опухоль, находящаяся в состоянии гипоксии, в 2-3 раза менее чувствительна к облучению. Соответственно в условиях высокого содержания кислорода опухоль становится наиболее уязвимой для действия лучевой терапии и химиопрепаратов.
Кислородный эффект (КЭ), при котором наблюдается усиление лучевого поражения при повышении концентрации кислорода, был обнаружен по различным показателям лучевого поражения как в модельных системах, так и в экспериментах на всех уровнях биологической организации. Наиболее общепринятой признана точка зрения о роли электроноакдепторных свойств молекулы кислорода, являющейся бирадикалом. Вследствие этого кислород активно взаимодействует с образующимися при действии излучений радикалами биологических молекул, и, как бы фиксируя возникшие в них потенциальные повреждения, делает их труднодоступными или недоступными для репарации (способность клеток исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК).
Представления о возникновении потенциальных скрытых повреждений сформировались к концу 50-х годов, согласно которым в макромолекулах при их ионизации возникают скрытые повреждения, которые в отсутствие кислорода сами по себе еще не ведут к потере активности, однако, будучи фиксированы кислородом, переходят в явные повреждения.
Участие кислорода в реализации возникающих под влиянием облучения потенциальных повреждений в клетках происходит в момент их становления. Наиболее четко это продемонстрировано (1958) в экспериментах с использованием метода сверхбыстрого смешивания и импульсного облучения. Предварительно было установлено, что добавление кислорода к бактериям, находящимся в условиях аноксии, за 20 мс до облучения обеспечивало полную оксигенацию, и соответственно, усиливало их поражение. Доставка же кислорода через 5-10 мс после импульсного облучения (длительность импульса 7 мс) уже не модифицировала эффекта, наблюдавшегося в аноксии. Подтверждение этому получено и после усовершенствования методики эксперимента: оказалось, что усиление эффекта становится несущественным даже при добавлении кислорода через 2 мс после облучения.
Аналогичные данные о временных факторах проявления КЭ получены на клетках млекопитающих. В конце 70-х годов было показано, что при подведении кислорода к фибробластам китайского хомячка всего через 0,3 мс после облучения коэффициент кислородного усиления (ККУ) уменьшается с 2,6 (в случае присутствия кислорода в момент облучения) до 1,5. Если же кислород подводили спустя 5 мс после облучения, то ККУ снижался до 1,1. Для получения максимальной сенсибилизации в этих экспериментах кислород надо было подавать в камеру за 1-2 мс до начала облучения. По-видимому, это время было необходимым для того, чтобы кислород мог продиффундировать к «критическим» внутриклеточным структурам.
Согласно данным других исследователей, для достижения полной сенсибилизации клеток млекопитающих кислород должен подводиться еще раньше - не позднее чем за 40 мс до облучения. Подача кислорода за 3-5 мс увеличивает радиочувствительность клеток не более чем в 1,7 раза.
Таким образом, практически сенсибилизирующее действие кислорода при облучении животных клеток может проявиться только тогда, когда он присутствует непосредственно в момент облучения.
(Ярмоленко С.П., Радиобиология человека и животных // Издание 3-е. - М. - «Высшая школа». - 1988. - 424 с.)
Введенный в организм человека озон распадается на молекулярный и атомарный кислород, который, проникая в опухоль, значительно увеличивает ее чувствительность к воздействию лучевой терапии.
Известен способ неинвазивного измерения насыщения крови кислородом RU 2173082 C1 A61B 5/00, A61B 5/145, опубл. 10.09.2001, основанный на определении коэффициента отражения оптического излучения, включающий облучение участков кожи и биоткани монохроматическими излучениями с длинами волн 
1=650±30 нм; 3=830±80 нм, фоторегистрацию сигнала, рассеянного биотканью, с помощью двух каналов, работающих в полосах 1 и 2 соответственно, при котором после фоторегистрации по первому каналу производят селекцию доплеровского сигнала в полосе f1=2nvr1, а по второму - в полосе f2=2nv r2, где vr - значение скорости движения эритроцитов в исследуемом отделе системы микроциркуляции, n - оптический показатель преломления среды, производят амплитудное детектирование доплеровских сигналов, выделяют переменную (пульсовую или дыхательную) и постоянную части сигнала по первому и второму каналам, производят нормировку переменной к постоянной составляющей сигнала по каждому из каналов, после чего из сигнала второго канала выделяют часть, синфазную с сигналом первого канала, и вычисляют отношение сигнала первого канала с выделенной частью сигнала второго канала.
Недостатком этого способа является сложность аппаратной и программной реализации определения потребления кислорода тканью и селекции различных отделов системы микроциркуляции.
Прототипом заявляемой полезной модели является пульсовой оксиметр RU 2194445 C2 A61B 5/145, A61B 5/02, опубл. 20.12.2002, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь ток-напряжение, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, вход которого соединен с выходом преобразователя ток-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200-2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блока вычисления функции
,
где S - коэффициент сатурации;
и 
- коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения;
, 
и 
- двойные амплитуды переменного напряжения на выходах соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока;
и 
- коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и "
", а также регулируемый источник переменного напряжения частотой 1-2 Гц и коммутатор, при этом первый и второй выходы формирователя опорного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя противофазных импульсов частотой 200-2000 Гц, первый и второй выходы коммутатора подключены к управляющим входам соответственно первого источника тока и второго источника тока, выход регулируемого источника переменного напряжения частотой 1-2 Гц подключен к входу "" формирователя опорных напряжений, упомянутый блок вычисления функции выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, при этом первый и второй входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым входами упомянутого блока вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов соответственно, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами микропроцессора.
Недостатком представленного прототипа является неудобство его применения при радиомодификации в комплексном лечении плоскоклеточного рака шейки матки.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в улучшении конструкции прибора измерения насыщения крови кислородом, способной измерять насыщение крови кислородом пораженной раком шейки матки при радиомодификации в комплексном лечении рака шейки матки.
Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в гинекологическом измерителе оксигенации крови, содержащем датчик насыщения кислородом, состоящий из направленных друг к другу источников излучения в красном и инфракрасном диапазоне и фотоприемника, сигнал которого пропорционален абсорбции света, проходящего через ткани, новым является то, что на дистальных концах бранш медицинского хирургического зажима размещены источники излучения и фотоприемник, при этом питающие и сигнальные провода выведены с проксимальных концов бранш.
Элементы датчика закреплены на дистальных концах бранш, один из которых представляет собой источники излучения в красном и инфракрасном диапазоне излучения, выполненные на одной подложке с пересечением оптических осей излучения, а другой фотоприемник в виде кремниевого фотодиода. Медицинский хирургический зажим выполнен из медицинской пластмассы, при этом дистальные концы бранш имеют закругления.
Технический результат (вариант 2) достигается тем, что в гинекологическом измерителе оксигенации крови, содержащем датчик насыщения кислородом, состоящий из направленных друг к другу источников излучения в красном и инфракрасном диапазоне и фотоприемника, сигнал которого пропорционален абсорбции света, проходящего через ткани, новым является то, что на дистальных концах бранш медицинского хирургического зажима размещены источники излучения и фотоприемник, при этом бранши выполнены полыми, а питающие и сигнальные провода выведены через эти полости с их проксимальных концов.
Элементы датчика закреплены на дистальных концах бранш, один из которых представляет собой источники излучения в красном и инфракрасном диапазоне излучения, выполненные на одной подложке с пересечением оптических осей излучения, а другой фотоприемник в виде кремниевого фотодиода.
Медицинский хирургический зажим выполнен из медицинской пластмассы, при этом дистальные концы бранш имеют закругления.
Особенностью предложенных вариантов оксиметра заключается в размещении источников и приемника излучения на браншах медицинского зажима для непосредственного введения их в исследуемую полость.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1-5, где:
фиг.1 - зажим гинекологического измерителя оксигенации, вид сбоку;
фиг.2 - трехмерная модель зажима измерителя, общий вид;
фиг.3 - трехмерная модель зажима измерителя, вид со стороны датчика;
фиг.4 - трехмерная модель зажима измерителя, вид со стороны отверстий кольцевых ручек;
фиг.5 - фотография экспериментального образца,
здесь:
1 - питающие и сигнальные провода;
2 - кольцевые ручки;
3 - полые бранши;
4 -соединение бранш;
5 - красный и инфракрасный светодиоды, выполненные на одной подложке;
6 - кремниевый фотоприемник;
7 - отверстия для вывода питающих и сигнальных проводов из полых бранш;
Гинекологический измеритель оксигенации крови представляет собой две бранши 3, закрепленные с возможностью движения друг относительно друга 4, при этом на дистальных концах бранш 3 размещены два элемента датчика: красный и инфракрасный светодиоды, выполненные на одной подложке 5 с пересечением их оптических осей излучения и кремниевый фотоприемник 6, а на проксимальных концах выполнены кольцевые ручки 2. По варианту 1 питающие и сигнальные провода от красного и инфракрасного светодиодов 5, выполненных на одной подложке, и кремниевого фотоприемника 6 выведены поверх бранш с закреплением на них. По варианту 2 питающие и сигнальные провода от красного и инфракрасного светодиодов 5, выполненных на одной подложке, и кремниевого фотоприемника 6 проходят внутри полых бранш и выходят через отверстия 7 для подключения к блоку контроля и обработки (на фигурах не показан). Бранши выполнены из медицинской пластмассы марки Purell HM671 T. Дистальные концы бранш имеют закругления (фиг.1-фиг.4).
Прибор используется следующим образом: перед сеансом лучевой терапии производят насыщение пораженной ткани шейки матки кислородом, между фотоприемником 6 и светодиодами 5 на пути луча света размещают участок пораженной раком шейки матки. Сигнал с фотоприемника 6, пропорциональный абсорбции света, проходящего через исследуемую ткань, по сигнальным проводам 1, поступает в блок контроля и обработки информации (на фигурах не показан). При достижении концентрации кислорода, близкой к 100%, проводят лучевую терапию.
Предложенный гинекологический измеритель оксигенации крови в 2-х вариантах, применяемый при комплексном лечении плоскоклеточного рака шейки матки, реализуем и работоспособен, позволяет повысить эффективность лечения плоскоклеточного рака шейки матки за счет адекватного определения степени насыщения пораженных тканей кислородом и значительно увеличить количество больных раком шейки матки для последующего хирургического лечения, то есть перевести заведомо неоперабельных пациенток в группу больных с резектабельным опухолевым процессом, что в перспективе увеличивает выживаемость больных с заболеванием данного вида. Эффективность применения заявляемого измерителя подтверждается результатами лечения с применением экспериментального образца (фиг.5) 33 добровольных пациенток, проведенного в Республиканском Клиническом Онкологическом Диспансере Министерства Здравоохранения Республики Татарстан.
1. Гинекологический измеритель оксигенации крови, содержащий датчик насыщения кислородом, состоящий из направленных друг к другу источников излучения в красном и инфракрасном диапазонах и фотоприемника, сигнал которого пропорционален абсорбции света, проходящего через ткани, отличающийся тем, что на дистальных концах бранш медицинского хирургического зажима размещены источники излучения и фотоприемник, при этом питающие и сигнальные провода выведены с проксимальных концов бранш.
2. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.1, отличающийся тем, что элементы датчика закреплены на дистальных концах бранш, один из которых представляет собой источник излучения в красном и инфракрасном диапазонах излучения, выполненный на одной подложке с пересечением оптических осей излучения, а другой фотоприемник в виде кремниевого фотодиода.
3. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.1, отличающийся тем, что медицинский хирургический зажим выполнен из медицинской пластмассы.
4. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.1, отличающийся тем, что дистальные концы бранш с пазами для установки датчика насыщения кислородом выполнены с закруглениями.
5. Гинекологический измеритель оксигенации крови, содержащий датчик насыщения кислородом, состоящий из направленных друг к другу источников излучения в красном и инфракрасном диапазонах и фотоприемника, сигнал которого пропорционален абсорбции света, проходящего через ткани, отличающийся тем, что на дистальных концах бранш медицинского хирургического зажима размещены источники излучения и фотоприемник, при этом бранши выполнены полыми, а питающие и сигнальные провода выведены через эти полости с их проксимальных концов.
6. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.5, отличающийся тем, что элементы датчика закреплены на дистальных концах бранш, один из которых представляет собой источник излучения в красном и инфракрасном диапазонах излучения, выполненный на одной подложке с пересечением оптических осей излучения, а другой фотоприемник в виде кремниевого фотодиода.
7. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.5, отличающийся тем, что медицинский хирургический зажим выполнен из медицинской пластмассы.
8. Гинекологический измеритель оксигенации крови по п.5, отличающийся тем, что дистальные концы бранш с пазами для установки датчика насыщения кислородом выполнены с закруглениями.
