Гипертермическая система

Гипертермическая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГИПЕРТЕРМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая гипертермическую и гипотермическую установки для размещения в них соответственно туловища и головы пациента, подголовную опору, укрепленную на первой емкости для теплоносителя, сообщенной с первым насосом, который через первый нагреватель , холодильньй агрегат и первый преобраз ователь температуры теплоносителя соединен с первым трехходовым краном, первый выход которого непосредственно, a второй выход через первый распределитель теплоносителя сообщены с первой емкостью для теплоносителя, выход первого преобразоватеая температуры теплоносителя подключен к входу первого блока измерения температуры, выход которого через первый согласующий элемент соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый коммутирующий элемент подключен к вторым входам первого нагревателя и холодильного агрегата, ложе для размещения туловища пациента установлено во второй емкости для теплоносителя , сообщенной с вторым насосом , который через второй нагреватель и второй преобразователь температуры теплоносителя соединен с вторым трехходовым краном, первый выход которого сообщен с второй емкостью для теплоносителя, a второй выход через второй распределитель теплоносителя - с ложем для размещения туловища пациента, выход второго преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу второго блока измерения температуры, выход которого соединен с входом первого усилителя и через второй согласующий элемент - с входом второго усилителя, выход которого через второй коммутирукиций элемент подклю4 СЛ чен к второму входу второго нагревателя , отличающая ся тем, что, с целью повьшения точности под- . держания температуры пациента, таъе.дены дополнительно третий блок измерения температуры и третий преобра зователь температуры для размещения его в прямой кишке пациента, выход третьего преобразователя температуры соединен с входом третьего блока измерения температуры, выход которого подключен к входу второго усилителя .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИЧВЮ

РЕСПУБЛИН

3459 А 6! F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ () 14

5K,hЛ!!!,) Г!.."-:.",. 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вый коммутирующий элемент подключен к вторым входам первого нагревателя и холодильного агрегата, ложе для носителя, сообщенной с вторым насосом, который через второй нагреватель и второй преобразователь температуры теплоносителя соединен с выход которого соединен с входом первого усилителя и через второй согласующий элемент — с входом вто(21) 3573927/28-13 (22) 06 ° 04.83 (46) 30.08.84. Бюп. И 32 (72) И.Г.Мещеринов, Э.М.Гольденберг, О.А.Смирнов, В.П.Данилов н Т.К.Давыдова (53) 615.472(088.8) (56) 1 ° Онегин Е.Е., Александров Н.Н. и др. Аппаратура для создания общей управляемой водоструйной гипертермии у онкологических больных.-В кн.:

Применение. гипертермии и гипергликемии в комплексном лечении злокачественных новообразований, Минск, 1981 с. 42-43.

2. Киселев С.Г., Никифоров 3.Я., Самотня В.Я., Столярчук А.А. Струй-" ные гидрогипертермические установки для онкологии. — "Электронная промппленность", 1982, вып. 8 (114 ), с. 73-75 прототип }. (54)(57) ГИПЕРТЕРМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая гипертермическую и гипотермическую установки для размещения в них соответственно туловища и головы пациента, подголовную опору, укрепленную на первой емкости для теплоносителя, сообщенной с первым насосом, который через первый нагреватель, холодильный агрегат и первый преобразователь температуры тепло- . носителя соединен с первым треххо довым краном, первый выход которого непосредственно, а второй выход через первый распределитель теплоносителя сообщены с первой емкостью для теплоносителя, выход первого преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу первого, SU.„1110451 A блока измерения температуры, выход которого через первый согласующий элемент соединен с входом первого усилителя, выход которого через перразмещения туловища пациента установлено во второй емкости для тепловторым трехходовым краном, первый выход которого сообщен с второй емкостью для теплоносителя, а второй выход через второй распределитель теплоносителя — с ложем для размещения туловища пациента, выход второго преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу второго блока измерения температуры, рого усилителя, выход которого через второй коммутирующий элемент подключен к второму входу второго нагрева. теля, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры пациента, введены дополнительно третий блок измерения температуры и третий преобразователь температуры для размещения его в прямой кишке пациента, выход третьего преобразователя температуры соединен с входом третьего блока измерения температуры, выход которого подключен к входу второго усилителя .

1110451

25

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам для проведения гипертермии, и может быть использовано в клиниках и больницах при комплексном лечении и профилактике онкологических и других заболеваний.

Известна гидрогипертермическая установка, в которой использованы устройства для теплового воздействия на организм, как для согревания туловища, так и для охлаждения головы, и которая снабжена двумя автономными системами подачи воды.

В этой установке горячая и холодная 15 вода из водопровода смешивается в необходимых соотношениях в смесителе вручную, в обеих системах после смесителя воды установлены преобразователи температуры электрического термометра, предназначенного для измерения температуры воды.

Отработанная вода отводится в систему канализации L13.

Недостатком установки является то, что несмотря на предельное внимание операторов, регулирующих подачу воды, нельзя достичь постоянства расхода воды и исключить возможность изменения температуры выше. допустимых пределов вследствие колебания давления в водопроводной сети.

Наиболее близкой к предлагаемой является гипертермическая система, содержащая гипертермическую и гипо35 термическую установки для размещения в них соответственно туловища и головы пациента, подголовную опору, укрепленную на первой емкости для

40 теплоносителя, сообщенной с первым насосом, который через первый нагреватель, холодильный агрегат и первый преобразователь температуры теплоносителя соединен с первым трехходоЬым краном, первый выход которого не юсредственно, а второй выход через первый распределитель теплоносителя сообщены с первой емкостью для теплоносителя, выход первого преобразователя температуры теплоносителя под3 ключен к входу первого блока измерения температуры, выход которого через первый согласующий элемент соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый коммутирующий элемент подключен к вторым входам первого нагревателя и холодильного агрегата, ложе для размещения туловища пациента установлено во второй емкости для теплоносителя, сообщенной с вторым насосом, который через второй нагреватель и второй преобразователь температуры теплоносителя соединен с вторым трехходовым краном, первый выход которого сообщен с второй емкостью для теплоносителя, а второй выход через второй распределитель теплоносителя — с ложем для размещения туловища пациента, выход второго преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу второго блока измерения температуры, вы ход которого соединен с входом пер вого усилителя и через второй согла"ующий элемент — с входом второго силителя, выход которого через второй коммутирующий элемент подключен к второму входу второго нагревагеля .(2 1.

Недостатком известной системы является невысокая точность поддержаt ния температуры пациента. Это вызвано тем, что в биологическом объекте непрерывно протекают процессы внутреннего теплообразования, которые оказывают дестабилизирующее влияние на температуру тела. Внутреннее теплообразование зависит от индивидуальных особенностей биологического объекта, в частности от массы, а также от таких факторов, как применение лекарственных средств, глубина наркоза, изменение кровотока. Внутреннее теплообразование составляет значительную величину в общем тепловом балансе гипертермической системы. Так, например, при уровне гипертермии 42 С внешний тепловой поток через туловище составляет 80 Вт, а внутреннее теплообразование — 70 Вт. Действия оператора по заданию температур теплоносителей в зависимости от визуально контролируемой температуры тела не могут в полной мере устранить дестабилизирующее влияние указанных факторов, так как процессы внутреннего теплообразования протекают непрерывно, а действия оператора имеют спорадический характер . и субъективны в выборе корректирующих воздействий.

Цель изобретения — повышение точности поддержания температуры пациента.

Поставленная цель достигается тем, что в гипертермическую систему, содержащую гипертермическую и гипоl l l 045 l термическую .установки для размещения в них соответственно туловища и головы пациента, подголовную опору, укрепленную на первой емкости для теплоносителя, сообщенной с первым насосом, который через первый нагреватель, холодильный агрегат и первый преобразователь температуры теплоносителя соединен с первым трехходовым краном, первый выход которого непосредственно, а второй выход через первый распределитель ,теплоносителя сообщены с первой емкостью для теплоносителя, выход первого преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу первого блока измерения тем. пературы, выход которого через первый согласующий элемент соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый коммутирующий элемент подключен к вторым входам первого нагревателя и холодильного агрегата, ложе для размещения туловища пациента установлено во второй емкости для теплоносителя, сообщенной с вторым насосом, который через второй нагреватель и вто- рой преобразователь температуры теплоносителя соединен с вторым трехходовым кранОм, первый выход которого сообщен с второй емкостью для теп-лоносителя, а второй выход через второй распределитель теплоносителя — с ложем для размещения туловища пациента, . выход второго преобразователя температуры теплоносителя подключен к входу второго блока измерения температуры, выход которого соединен с входом первого усилителя и..через второй согласующий элемент — с входом второго усилителя, выход которого через второй коммутирующий элемент подключен к второму входу второго нагревателя, введены дополнительно третий блок измерения температуры и третий преобразователь температуры для размещения его в прямой кишке пациента, выход третьего преобразователя температуры соединен с входом третьего блока измерения температуры, выход которого подключен к входу второго усилителя.

На чертеже изображеня функциональная схема гипертермической систе ы.

Гипертермическая система содержит гипертермическую 1 .и гипотермнчемкую 2 установки, подголовную опору 3, первую емкость 4 для теплоносителя, первый насос 5, первый нагреватель 6, холодильный агрегат 7, первый преобразователь температуры 8 теплоносителя, первый трехходовой г кран 9, первый распределитель 10 теплоносителя, первый блок ll измерения температуры, первый согласующий элемент 12, первый усилитель 13, первый коммутирующий элемент 14, ложе 15 для размещения туловища лациент а, вторую емкость 16 для теплоносителя, второй насос 17, второй нагреватель 18, второй преобразователь температуры 19 теплоносителя, второй трехходовой кран 20, второй распределитель 21 теплоносителя, второй блок 22 измерения температуры, второй согласующий элемент 23, второй усилитель 24, второй коммутирующий элемент 25, третий блок 26 измерения температуры, третий преобразователь температуры 27 тела пациента, первый 28, второй 29 и третий 30 мосты, первый задатчик температуры 31 теплоносителя, второй задатчик температуры 32 теплоносителя, третий задатчик температуры 33

30 тела пациента, форсунки 34 и 35 первого и второго распределителей теплоносителя.

Задатчиками температуры служат переменные резисторы, преобразователями температуры тела и теплоносителей — терморезисторы, которые загерметизированы в трубки из медицинского пластиката.

Гипертермическая система работа4б. ет следующим образом.

Пациента укладывают на ложе 15 в гипертермической.установке 1, голо.ву его — на подголовную опору 3 гипотермической установки 2. Третий преобразователь температуры 27 тела пациента вводят в прямую кишку, которая хорошо теплоизолирована от окружающей среды вследствие ее глубокого расположения в. организме. Температура в прямой кишке близка к температуре крови в аорте, а изменение температуры крови в аорте быстро сказывается на показаниях температуры в прямой кишке.

С помощью задатчиков температуры

31, 32 и 33 устанавливают точки баланса мостов 28, 29 и 30. Третьим задатчиком температуры 33 тела задается уровень гипертермии (на111045 f ческой системе предусмотрено ограничение повышения температуры теплоl носителя, подаваемого на туловище в точке 43 С. Такое ограничение о достигается с помощью автономного регулятора, содержащего дополнительные преобразователь температуры, установленный в контуре рециркуляции теплоносителя гипертермической уста—

О новки, мост и усилитель, сигнал кото рого при достижении предельной .температуры теплоносителя воздействует на второй коммутирующий элемент 25, отключающий второй нагреватель 18.

Ввиду вспомогательной функции автономного регулятора .его элементы на схеме не показаны. Достигнув 43 С, температура теплоносителя удерживается на этом уровне до достижения в прямой кишке заданной температуры. При достижении заданного уровня гипертермии или при приближении к нему (по усмотрению медицинского персонала ) включают гипотермическую установку 2 на внутренний кон тур рециркуляции. Рециркуляцию теплоносителя обеспечивает первый насос 5, который подает его через первый трехходовой кран 9 в первую емкость 4 для теплоносителя, из нее теплоноситель вновь поступает в первый насос 5. Если включение гипотермической установки 2 произош.ло до момента достижения заданного уровня гипертермии, т.е. когда второй мост 29 второго блока 22 измерения температуры находится в состоянии разбаланса (второй мост 29 отрегулирован на 42,5 С, а температура теплоносителя в гипертермической установке 1 поддерживаето, ся 43 .), сигнал разбаланса поступает на вход первого усилителя 13.

Усиленный сигнал через первый коммутирующий элемент 14 включает первый нагреватель 6. Для исключения перегрева поверхности головы пациента в гипотермической установке предусмотрено ограничение повышения температуры теплоносителя (например в точке 30 С ). Схема ограничения структурно такая же, как было указано для гипертермической установки l. Температура ограничения выбирается с таким расчетом, чтобы с одной стороны обеспечивалась защита головного мозга от перегревания, а с другой стороны не прекращался процесс выведения пример 41 С). Вторым задатчиком температуры 32 теплоносителя задается температура теплоносителя, подаваемого на поверхность туловища (например 42,5 С J. Первым задатчиком тем- 5 пературы 31 теплоносителя задается температура теплоносителя, подаваемого на поверхность головы (например 15 C). Для выбора режима работы гипертермической системы, а также для определения температуры различных органов в теле человека разработаны номограммы . Перед началом се-. анса гипертермии гипертермическую установку 1 включают на внутренний 15 контур рециркуляции. Рециркуляцию теплоносителя обеспечивает второй насос 17, который подает теплоноситель через второй трехходовой кран

20 во вторую емкость 16 для тепло- 20 носителя, из которой теплоноситель вновь поступает во второй насос 17.

Так как в начальный момент темпе- ратура в прямой кишке ниже заданной (например задана 41 С, а в прямой . 25 кишке 37 С), то третий мост третьего блока 26 измерения температуры в состоянии разбаланса. Сигнал . разбаланса поступает на второй уси-, литель 24. Усиленный сигнал че вЂ, зо рез второй коммутирующий элемент 25 включает второй нагреватель 18. Чтобы исключить возможность снижения температуры в теле пациента в начале сеанса гепертермии температуру теплоносителя в ги35 пертермической установке 1 перед началом сеанса доводят до величины несколько большей, чем температура в прямой кишке (например в пряо 40 мой кишке 37 С, а теплоноситель нагревают до 38 С). Затем с помощью . второго трехходового крана 20 теплоноситель направляют во второй распределитель теплоносителя 21, снабженный форсунками 35. Последние

45 разделяют поток теплоносителя на множество отдельных струй, равномерно распределенных по нагреваемой поверхности туловища пациента. Струи теплоносителя, контактируя с поверхностью туловища, передают ему свое тепло, Затем теплоноситель попадает во вторую емкость 16 для теплоносителя и оттуда вновь направляется во второй насос 17. Для исключения ожогов кожи туловища (температура, которую длительно выдерживает кожа, не вьппе 43 С) в гипертерми8 и 2. Так как снижение температуры теплоносителя, поступающего на туловище, а затем и теплоносителя, поступающего на голову, происходит с некоторым запаздыванием по отношению к достижению заданнбго уровня гипертермии, то происходит повышение температуры в прямой кишке выше заданной.,-при этом изменяется сопротивление третьего преобразователя температуры 27 тела пациента, что приводит третий мост 30 третьего блока 26 измерения температуры в состояние разбаланса. Сигнал разбаланса усиливается вторым усилителем 24 и через второй коммутируюаяй элемент 25 удерживает второй нагреватель 18 в выключенном сотоянии. При этом происходит понижеие температуры теплоносителя ниже емпературы, на которую отрегулироан второй мост 29 второго блока 22 змерения температуры. Сигнал разаланса с второго моста 29 поступает а вход первого усилителя 13. Усиленный сигнал через первый коммутирующий элемент 14 удерживает холодильный агрегат 7 во включенном состоянии. В результате понижения темперауры теплоносителей, поступающих а туловище и голову, температура прямой кишке понижается и снова тремится к заданной. Изменение емпературы в прямой кишке происхоит через систему кровообращения, которой кровь выполняет роль пеносчика тепла. При достижении аданного уровня гипертермии третий ст 30 ст третьего блока 26 изменения мпературы вновь приходит в состояе бал анса. В этот момент на вход орого усилителя 24 поступает сигал разбаланса только с второго мос29

9 второго блока 22 измерения мпературы (этот мост отрегулирован ,5 С, а температура теплоносиеля .в гипертермической установке 1 ниже заданной ). Усиленный сигнал рез второй коммутирующий элемент 25 лючает второй нагреватель 18. Понпение температуры теплоносителя спринимается вторым преобразовате— м температуры 19 теплоносителя . орой мост 29 второго блока 22 мерения температуры стремится к стоянию баланса. В момент баланса

oporo моста 29 второго блока 22 мерения температуры на вход первого усилителя 13 поступает лишь

7 11!0451 биологического объекта на заданный уровень гипертермии. При достижении заданного уровня гипертермии с помощью первого трехходового кра- ф на 9 теплоноситель направляют в 5 первый распределитель 10 теплоносителя, снабженный форсунками 34.

Последние разделяют поток теплоносителя на множество отдельных струй, равномерно распределенных по охлаж- !О даемой поверхности головы пациента.

Струи теплоносителя, контактируя с поверхностью головы пациента, отводят от нее тепло. Затем теплоноситель попадает в первую емкость 4 для тепло-15 носителя и оттуда вновь направляется в первый насос 5. При достижении заданного уровня гипертермии третий мост 30 третьего блока 26 измерения с температуры тела пациента приходит 20 н в состояние баланса. В этот момент т на вход второго усилителя 24 посту- в пает сигнал разбаланса только с второго моста 29 второго блока 22 из- б мерения температуры (второй мост 29 25 н отрегулирован 42,5 С, а температура теплоносителя в гипертермической установке 1 - 43 С). Усиленный сигнал через второй коммутирующий элемент

25 выключает второй нагреватель 18.

Снижение температуры теплоносителя воспринимается вторым преобразователем температуры 19 теплоносителя, при этом второй мост 29 второго блот блока 22 измерения температуры д стремится к состоянию баланса. В мо- в мент баланса второго моста 29 на ре вход первого усилителя 13 поступает з лишь сигнал разбаланса с первого мо моста 28 первого блока 11 измерения те температуры (первый мост 28 пер.ни вого блока 11 измерения температуры о вт отрегулирован на !5 С, а температура теплоносителя в гипотермической та установке 2 может быть равна 30 С). те

Усиленный сигнал через первый ком на . тирующий элемент !4 выключает первый т нагреватель 6 и включает холодильный агрегат 7. Для- исключения че обморожения кожи головы (температувк ра, которую длительно выдерживает о вь кожа, не ниже 0 С ) в системе предусво мотрено ограничение понижения тем- ле пературы теплоносителя, подаваемого В (Ф т на голову, в точке 2 С путем огиз ключения холодильного агрегата 7.

Ограничение выполнено аналогично товт му, как указано для гипертермичесиз кой и гипотермической установок I

9 1)10 сигнап разбаланса с первого моста 28; первого блока II измерения температуры (первый мост 28 первого блока 11 измерения температуры отрегулирован на 15 С, а температура теплоносителя в гипотермической установке 2 ниже заданной ). Усиленный сигнал через первый коммутирующий элемент l4 включает холодильный агрегат 7 и включает первый нагреватель.

6. Так как повышение температуры теплоносителя, поступающего на туловище, а затем и теплоносителя, поступающего на голову, происходит с некоторым запаздыванием по от- 15 ношению к достижению заданного уровня гипертермии, то происходит понижение температуры в прямой кишке ниже заданной, при этом изменяется сопротивление третьего преобразова-)О . теля температуры 27 тела пациента, что приводит третий мост 30 третьего блока 26 измерения температуры в состояние разбаланса. Сигнал разбаланса усиливается вторым усилителем 24 и через второй коммутирующий элемент 25 удерживает второй нагреватель 18 во включенном состоянии, при этом происходит повьвпение температуры теплоносителя выше температуры, на которую отрегулирован второй мост 29 второго блока 22 измерения температуры . Сигнап разбалана с второго моста 29 второго блоа 22 измерения температуры поступает на вход первого усилителя 13.

Усиленный сигнал через первый коммутирующий элемент 14 удерживает первый нагреватель 6 во включенном состоянии. В результате повышения температуры теплоносителей, посту40 пающих на туловище и голову, температура в прямой кишке повышается и снова стремится к заданной, Затем процесс поддержания температуры тела биологического объекта повторя45 ется., Включение и выключение второго нагревателя 18 происходит при изменении фазы суммарного сигнала с мостов 30 и 29, поступающего на вход второго усилителя 24. С помощью вто- О рого согласующего элемента 23, выполненного Ilo схеме делителя напряжения, устанавливается степень влияния сигнала с третьего моста 30 на сигнал с второго моста 29, определяемого ви- 55 дом теплоносителя . Например, для воды степень влияния равна 1/5, т.е. при изменении температуры тена на

45) )О

0,1 С температура теплоносителя в гипертермической установке I изменяется на 0,5 С. Включение первого нао гревателя 6 н выключение холодильного агрегата 7 происходит при изменении фазы суммарного сигнала с мостов 29 и 28, поступающего на вход первого усилителя 13. Степень влияния сигнала с второго моста 29 на сигнал с первого моста 28 определяет. е ся как отношение охлаждаемой поверхности головы к согреваемой поверхности туловища и принята равной

1/)5.

Предлагаемая гипертермическая система осуществляет принудительнуютерморегуляцию биологического объекта, обеспечивая прн этом условия теплового баланса между теплом, сообщаемым туловищу, и теплом, отводимым с поверхности головы. гвв (виеи ввве) где Х 0 — суммарный тепловой поток;

Й гвд — тепловой поток, отводимый с поверхности головы; аене + вн - тепловой поток, сообщаеьый туловищу;

8 ВНЕ В ВНЕШНИЙ ТЕПЛОВОИ ПОТОК в СОобщаемый туловищу;

8ggq7 теплообразование в биологи1

t ческом объекте.

Теплообразование в биологическом объекте зависит от его индивидуальных особенностей, например массы, а также от ряда факторов, таких, как применение лекарственных средств, изменение.окислительных процессов, протекающих в организме, изменение кровообращения и др. Гипертермическая система обеспечивает поддержа. ние заданного уровня гипертермии, учитывая перечисленные факторы, при этом она корректирует температурные режимы теплоносителей, подаваемых на туловище и голову, обеспечивая условия теплового баланса.

Использование изобретения позволит в сравнении с прототипом обеспечить более высокую точность поддержания температуры биологического объекта (пациента ) на заданном уровне, так как в предлагаемом изобретении непрерывно отслеживается дестабилизирующее воздействие внутренних источников теплообраэования с внесением соответствующих поправок во внешние тепловые воздействия.

l11045l

Составитель M.Ïëàñòèíèí

Техред М.Кузьма Корректор Г.Решетник

Редактор Т.Митейко

Заказ 6214/4 Тираж 687

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиап ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектная,4

Точность поддержания заданного уровня гипертермии составляет при этом

+ 0,1 С. Кроме того, использование о изобретения позволит снизить трудоемкость процесса проведения гипертермии, продолжительность кото1 рого составляет 5 — 10 ч, обеспечить идентичность сеансов гипертермии, при этом обеспечивается любой из заданных режимов гипертермии в пределах выносливости наружных покровов биологического объекта.