Спосіб безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин

Реферат: Винахід належить до способу безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин ламінарним термоструменем, що нагрівається джерелом теплової енергії. Ламінарний термострумінь формують тепловим потоком, який утворюється на нагрівальному елементі коагулятора при горінні газоподібного палива і ним послідовно оброблюють всю ранову поверхню, котру попередньо піддають місцевій анестезії аерозольним препаратом, при цьому температуру, тиск на рану та потужність регулюють зміною витрат палива. В способі як газоподібне паливо використовують скраплений газ, вибраний з ряду бутан, пропан-бутан, а як нагрівальний елемент використовують сітчастий оксидний каталізатор в твердому стані з високою окислювальною активністю до скраплених газів. UA 110891 C2 (12) UA 110891 C2 UA 110891 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до медицини і може бути використаний для зупинення кровотечі травмованих кровоносних судин, стерилізації інфікованих ран, обробки гнійних вогнищ. Найбільш поширене застосування він матиме в медицині катастроф при наданні медичної допомоги в польових умовах - надзвичайних та військових ситуаціях, а також при ДТП. Проблема надання допомоги людям, які постраждали в умовах надзвичайних ситуацій (ДТП, військові дії, вогнепальні поранення, пожежі, природні катаклізми тощо) знаходиться в центрі уваги як вітчизняних, так і зарубіжних медиків, тому що всі рани, отримані під час цих подій, як правило, є первинно інфікованими. Єдиним надійним методом попередження розвитку ранової інфекції, особливо на догоспітальному етапі, є своєчасна антисептична обробка. Така обробка, проведена в перші години після поранення, забезпечує обнадійливий прогноз. Боротьбі з рановою інфекцією і зупинці крововтрати присвячені численні праці та розробки. Так, американська фірма RevMedx розробила шприц, що отримав назву Xstat, який заповнений губками, здатними зупинити навіть дуже сильну кровотечу всього за декілька секунд. Зі шприца розміром з руку в рану видавлюються десятки маленьких губок. При попаданні на поверхню рани губки починають розширюватися і тим самим створювати бар'єр для витоку крові. Таким чином, губки зупиняють кровотечу і в міру розширення поступово мов би запечатують рану. (Газета "Тюменские известия", 17.02.2014). Головним недоліком, який гальмує широке застосування цього шприцу, є його ціна губочний шприц коштує понад 100 доларів. Крім того, потрібно враховувати той факт, що зупинення у такий спосіб кровотечі не убезпечує травмовану тканину від подальшої інфекції, особливо в польових умовах. Останнім часом широкого впровадження набули методики зупинення кровотечі судин за допомогою різноманітних джерел термічного впливу, які створюють високотемпературні плазмові чи повітряні термострумені, котрі нагріваються розжареними елементами. Але всі вони вимагають застосування високотехнологічних джерел живлення, які часто мають або доволі громіздкі габарити, або складні в експлуатації, або ж потребують постійного моніторингу свого стану задля запобігання втрати їх працездатності. 8 В патенті України № 30372 (МПК : А61В 18/4204, A61N 5/00, А61K 31/00, опубл. 25.08.2008) описаний спосіб лікування вогнепальних ран із застосуванням термічної обробки ранової поверхні ламінарним струменем гарячого повітря, створюваного за допомогою термоструминного інструменту медичного призначення. Повітря під тиском подається компресором всередину інструменту, нагрівається розжареною спіраллю і виходить назовні через сопло. Недоліком цього способу є те, що його реалізація в воєнно-польових умовах є практично неможливою через технічну прив'язку до електричної мережі та джерел живлення компресора та інструменту, технічне обслуговування якого теж пов'язане з певними незручностями. Тому він є найбільш прийнятним для стаціонарних медичних закладів. За прототип винаходу прийнятий спосіб безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин ламінарним термоструменем гарячого повітря, що 9 нагрівається джерелом теплової енергії (патент України № 62781, МПК : А61В 18/00, опубл. 12.09.2011 р., Бюл. № 17, 2011 р.). Недолік цього способу визначається проблематичністю виконання, пов'язаною перш за все з потребою забезпечення коагулятора електричним джерелом живлення та компресором, що є причиною неможливості застосування способу в умовах, позбавлених відповідного живлення. Крім того, завжди існуватиме ризик виникнення несправностей цих приладів та ризик перегорання нагрівального елемента, причому чим вищою буде його температура, тим більшою буде вірогідність цього ризику. Недоліком цього способу є також те, що його виконання потребує конструктивно ускладненого інструменту, як приладів, так і матеріалів (а це шланги, ніхромовий дріт, керамічна трубка та капіляр). До того ж існують технологічні труднощі при виготовленні нагрівального елемента та при припаюванні струмовідводів, виведення їх назовні зі шлангу тощо. Високі матеріально-технічні та фінансові витрати ускладнюють процес серійного виробництва інструменту. Крім того, інструмент має обмежений термін технічної експлуатації. До того ж у цьому способі робочий режим проведення коагуляції (як-то температуру, тиск та потужність ламінарного термоструменя) можна регулювати шляхом зміни величини вихідної напруги джерела живлення та підбором тих чи інших мікросопел. А це зайвий раз свідчить про неможливість його застосування в польових умовах. В основу винаходу поставлена задача створення високоефективного, придатного для застосування в польових умовах способу безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин шляхом формування ламінарного термоструменя 1 UA 110891 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тепловим потоком, який утворюється на нагрівальному елементі коагулятора при горінні газоподібного палива та регулювання робочих параметрів цього струменя зміною витрат палива, а також використанням як нагрівального елемента сітчастого оксидного каталізатора в твердому стані, в результаті чого забезпечується можливість роботи коагулятора як в режимі полуменевого нагрівання, доцільного для зупинення кровотечі травмованих судин, так і в режимі жаріння (неполуменевого нагрівання), доцільного для знезараження ранової поверхні живих тканин, без необхідності застосування складного обладнання. Поставлена задача досягається тим, що в способі безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин ламінарним термоструменем гарячого повітря, що нагрівається джерелом теплової енергії, згідно винаходу, ламінарний термострумінь формують тепловим потоком, який утворюється на нагрівальному елементі коагулятора при горінні газоподібного палива і ним послідовно оброблюють всю ранову поверхню, котру попередньо піддають місцевій анестезії аерозольним препаратом, при цьому температуру, тиск на рану та потужність регулюють зміною витрат палива. При цьому як газоподібне паливо може бути використаний скраплений газ, вибраний з ряду бутан, пропан-бутан, а як нагрівальний елемент - сітчастий оксидний каталізатор в твердому стані з високою окислювальною активністю до скраплених газів. За рахунок ознак, які відрізняють запропонований винахід від ознак подібних технічних рішень, описаних згідно відомого рівня техніки, зокрема, в прототипі, досягається вказаний вище технічний результат, який має місце при здійсненні запропонованого способу. Головною відмітною ознакою способу є те, що всі маніпуляції в операційному полі здійснюються ламінарним струменем, котрий формують тепловим потоком, отриманим при проходженні через нагрівальний елемент коагулятора газоподібного палива, а не повітря (як це має місце у відомому технічному рішенні). Газоподібне паливо використовується у вигляді скраплених газів пропану та пропан-бутану, і його можна легко розмістити в невеличкому резервуарі коагулятора, яким може бути пристрій, побудований на базі газового мікропальника. Такий коагулятор може легко зберігатись будь-де, наприклад в польовій аптечці або ж навіть в кишені, і за потребою його завжди можна дозаправити. Налагодження та регулювання робочого режиму такого коагулятора є набагато простішим у порівнянні з відомим, адже температуру, тиск і потужність ламінарного струменю лікар може регулювати зміною витрат газоподібного палива, встановлюючи регулятор коагулятора у потрібне положення. І все це може без проблем здійснюватись в польових умовах. Саме ця обставина робить запропонований спосіб доступним для надання допомоги постраждалим в критичних ситуаціях не тільки медиками, а і самими учасниками цих ситуацій. Коагулятор, який "працює" на газоподібному паливі, в залежності від конкретики виконання маніпуляцій може бути налагоджений на роботу в двох режимах: на режим горіння (з утворенням полум'я) і на режим жаріння (без полум'я). Для функціонування в режимі жаріння в коагуляторі розміщують каталізатор, який має високу каталітичну активність щодо окислення газоподібного палива та хімічну незмінність після закінчення окислювальних процесів наприклад, сітчасті каталізатори з оксиду хрому, міді, молібдену, заліза, платини в твердому стані, на поверхні яких здійснюється гетерогенний каталіз безполуменевого нагрівання газового струменя. Процес горіння починається з підпалювання горючої суміші і супроводжується виділенням великої кількості теплової енергії. Головним достоїнством способу є те, що такі складні, відповідальні та вкрай важливі дії, як зупинення кровотечі, стерилізація ран, обробка гнійних середовищ та ін., можуть бути успішно виконані без прив'язки до джерел електричного живлення, компресорів та іншого обладнання, яке зазвичай використовується при виконанні аналогічних операцій із застосуванням тих чи інших термоструменевих інструментів, зокрема інструменту, котрий описаний в прототипі. Така незалежність від згаданого обладнання у поєднанні з простотою конструктивного виконання робочого інструменту робить цей спосіб незамінним в польових умовах - при пораненнях під час воєнних дій, в аварійних випадках на кшталт ДТП, стихійного лиха та ін. Виконання способу: Запропонований спосіб виконується із застосуванням коагулятора, побудованого на базі газового мікропальника, який має максимально спрощену конструктивну побудову. Коагуляція травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин та стерилізація ранової поверхні здійснюється ламінарним термоструменем, який формують тепловим потоком, що утворюється при горінні скраплених газів на нагрівальному елементі коагулятора. При потребі виконання маніпуляцій в режимі жаріння як нагрівальний елемент коагулятора використовується сітчастий оксидний каталізатор з високою окислювальною активністю до скраплених газів. Робочий режим проведення маніпуляцій регулюється змінами витрат палива. 2 UA 110891 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПРИКЛАД Для підтвердження практичної реалізації заявленого способу коагуляції автором був виготовлений макет коагулятора, який працює у двох режимах при горінні газоподібного палива (газів бутану або пропан-бутану) - у режимі полум'я і в режимі жаріння без полум'я на базі газового мікропальника серійного промислового виробництва. Для реалізації останнього режиму була розроблена насадка з сітчастим каталізатором. Крім цього, макет коагулятора був оснащений змінними керамічними соплами різної довжини - 15, 30 і 60 мм з внутрішнім діаметром 4 мм. Мікропальник заправлявся скрапленими газами бутаном або пропан-бутаном об'ємом 12 мл (5 г) від звичайних балонів для заправки запальничок. Вага мікропальника в заправленому стані становила 51 г, а його енергія 63,7 Вт·год., що в 15 разів перевищує енергію розряда Li-іонного акумулятора, та свідчить про безперспективність розробки портативного коагулятора на базі таких джерел живлення. Важливою характеристикою газоподібного палива є стійкість, тобто здатність не змінювати свої властивості при тривалому зберіганні. Основними його експлуатаційними властивостями є швидкісне нагрівання до робочої температури, портативність, незалежність функціонування від джерел електричної енергії. Його зручно застосовувати у важкодоступних місцях при обробці ран в клінічних та польових умовах. В конструкції мікропальника реалізована можливість плавного регулювання витрати палива, що дозволяє вибирати оптимальні режими роботи макета коагулятора як в режимі полум'я, так і в режимі жаріння. Насадка з каталізатором являє собою мініатюрну камеру згоряння палива, а сопло макета коагулятора формує термострумінь, температура якого встановлюється лікарем в залежності від стану рани пораненого в широкому діапазоні від 100 до 600 °C і вище шляхом регулювання витрати палива та вибором довжини сопла. Більш безпечним та зручним в роботі коагулятора є режим без полум'я, тобто режим жаріння. Для розрахунку витрат палива [г/хв] вимірювались зміни маси заправленого макета коагулятора при горінні за певний інтервал часу (5 хв) цифровими вагами MH-Series Pocket Scale з роздільною здатністю 0,01 г, а температури - цифровим мультіметром DT-838 з термопарою з роздільною здатністю в 1 °C. Потужність [Вт] теплового згоряння палива вираховувалась шляхом множення витрати палива [г/с] на теплоту згоряння [кДж/г] (примітка: теплота згоряння газу бутану становить 45,8 кДж/г, а пропан-бутану - 46-47 кДж/г). Тривалість роботи макета коагулятора при одній повній заправці газом бутаном (5 г) визначалася шляхом ділення маси газу на розраховану його витрату [г/хв.]. Результати вимірювань представлені в таблиці, із якої видно, що температура струменя тим вища, чим більші витрати палива та менша довжина сопла, на виході якого мірялась температура, як в режимі жаріння, так і в режимі полум'я. При одних і тих же витратах палива в режимі жаріння температура струменя нижче, ніж в режимі полум'я. Режим жаріння більш енерговитратний. Таким чином, експериментальні дані свідчать, що термострумінь газового коагулятора має більш високу температуру, ніж коагулятор з джоулевим нагріванням, як це має місце в прототипі, і здатний швидше зупиняти кровотечу, що свідчить про те, що заявлений спосіб коагуляції більш ефективний, ніж спосіб-прототип. Заявлений спосіб коагуляції при його реалізації здатний зупиняти кровотечу не тільки паренхіматозну, а і кровотечу травмованих судин більш високих калібрів аж до 2 мм в діаметрі, при цьому постраждалий менше втрачає крові і має більше шансів на виживання, оскільки при термоструменевому способі зупинення кровотечі одночасно знищується вся інфекційна мікрофлора в ранах, отриманих при ДТП, надзвичайних ситуаціях та в ході військових дій. При сильних кровотечах рекомендується застосовувати полуменевий режим роботи коагулятора з швидкісним зупиненням кровотечі, а при дифузних кровотечах-режим жаріння, при цьому рани мають оброблятись термоструменем в режимі жаріння в діапазоні температур, визначених в патенті України № 101792, опублікованому 25.04.2013 р., Бюл, № 8. Кровотечу з травмованих артерій і вен безконтактним способом зупинити не уявляється можливим. Таку кровотечу зазвичай зупиняють шляхом їх перетискання і заварювання струмом високої частоти (біполярним коагулятором), дія якого менш шкідлива для організму постраждалого, ніж однополярного високочастотного коагулятора, або іншими методами, наприклад, шляхом застосування шприца типу Xstat, заповненого губками із спеціальними властивостями, здатними зупиняти сильну кровотечу за декілька секунд. Таким чином, запропонований спосіб коагуляції кровоносних судин ранової поверхні живих тканин та стерилізації інфікованих ран дозволяє досягти високих результатів при простій техніці виконання без використання електроенергії та мінімізації ускладнень, що дозволяє рекомендувати його для широкого використання як в польових умовах, так і в практичній 3 UA 110891 C2 5 медицині. А з урахуванням політичної ситуації на Україні, що склалась на сьогоднішній день, він може бути успішно застосований в зоні антитерористичних операцій, що дозволить врятувати сотні життів поранених бійців. В наведеній нижче таблиці наочно показана залежність температури" ламінарного струменя на виході керамічного сопла заданої довжини з внутрішнім діаметром 4 мм макета термоструменевого інструменту при різних значеннях витрат палива та теплової потужності. Таблиця Положення регулятора витрат палива макета Витрати палива, г/хв. Потужність, Вт **Тривалість роботи, хв. 2,0 0,052 40 96,1 2,5 0,065 50 76,9 3,0 0,079 60 63,3 3,5 0,091 70 54,9 4,0 0,105 80 47,6 Температура на виході сопел довжиною L, мм: L=15 L=30 L=60 140 410 206 590 290 840 420 1200 600  1200 100 260 165 370 250 525 340 750 500 1070 60 86 130 190 190 270 270 380 340 470 Примітка: * Температура струменя зазначена в градусах Цельсія: в чисельнику - в режимі жаріння, а в знаменнику - в режимі полум'я при використанні газу бутану. ** Тривалість роботи мікропальника наведена в таблиці за умов повної його заправки газом бутаном. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 1. Спосіб безконтактної коагуляції травмованих кровоносних судин ранової поверхні живих тканин ламінарним термоструменем, що нагрівається джерелом теплової енергії, який відрізняється тим, що ламінарний термострумінь формують тепловим потоком, який утворюється на нагрівальному елементі коагулятора при горінні газоподібного палива і ним послідовно оброблюють всю ранову поверхню, котру попередньо піддають місцевій анестезії аерозольним препаратом, при цьому температуру, тиск на рану та потужність регулюють зміною витрат палива. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як газоподібне паливо використовують скраплений газ, вибраний з ряду бутан, пропан-бутан. 3. Спосіб за пп. 1-2, який відрізняється тим, що як нагрівальний елемент використовують сітчастий оксидний каталізатор в твердому стані з високою окислювальною активністю до скраплених газів. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4