На сегодняшний день единственный метод лечения обморожения в медицине — ампутация повреждённых конечностей. Томские учёные изобрели устройство, помогающее восстановить кровоток повреждённого участка конечности, и, следовательно, сохранить поверхностные ткани, предотвратив ампутацию. Рассказываем о принципе работе устройства, этапах разработки и перспективах развития.
Как устроен аппарат для лечения обморожения
Главная задача устройства — «согреть» обмороженную конечность изнутри: от костных структур до поверхности кожи. Если не восстановить микроциркуляцию крови, то кровоснабжения поверхностных тканей не будет. Это приведёт к некрозу и ампутации конечностей.
Некроз — это гибель клеток или тканей в живом организме. Необратимое явление, вследствие которого поражённая некрозом ткань не восстанавливается. Омертвлённые участки организма удаляют, так как они вызывают сильную интоксикацию, отравляя организм человека.
Восстановить кровоток можно с помощью воздействия СВЧ–излучения на глубокие кровеносные сосуды. Под воздействием микроволнового излучения температура поражённого участка тела повышается до 38-39°C, расширяются кровеносные сосуды, увеличивается циркуляция крови. При этом происходит ускорение заживления тканей и усиление защитных реакций организма.
СВЧ-излучение применяется в СМВ-терапии — сантиметровой, микроволновой терапии. Она характеризуется воздействием электромагнитных колебаний сверхвысоких частот на определённые участки тела. Ткани организма поглощают 30-60% микроволн, остальная часть отражается. Часть поглощённой энергии микроволн переходит в тепло и оказывает тепловое действие.
Устройство, разработанное томскими учёными, состоит из двух частей: аппарата СМВи-200 и специальной камеры. Аппарат СМВи-200 давно внедрён в медицинскую практику и используется для СМВ–терапии в физиотерапевтических кабинетах. Камеру разработали учёные Томского государственного университета (ТГУ). Благодаря ей оказывается воздействие на поражённые конечности с определёнными частотами и длительностью для поддержания постоянного кровотока. В камере есть рукав, в который человек кладёт руки или ногу, и в течение 30 минут на обмороженную конечность оказываться СВЧ-излучение мощностью 30 Вт. Процедура абсолютно безопасна. Благодаря металлизированной сетке, которая покрывает рукав, СВЧ-излучение не выходит из камеры и не оказывает влияние на пациента и окружающих. Во время процедуры человек чувствует приятное тепло.
Аналогов у данного устройства в мире нет.
Устройство в практике
На сегодняшний день установка находится в Городской клинической больнице №3 и Медико-санитарной части №2 города Томска. По данным курирующего разработку доктора медицинских наук, профессора кафедры факультетской хирургии СибГМУ Евгения Гаврилина СВЧ-излучение оказывает плодотворное влияние на восстановление кровотока. Отзывы пациентов, которые согласились на проведение процедуры в СВЧ-камере, — весьма положительные.
«Пациент поступил на вторые сутки после обморожения. Он пролежал около семи часов без сознания при температуре -15°C. При поступлении в больницу у него было полное отсутствие чувствительности, водянистая плотность пальцев нижней и верхней конечностей, отёки голеностопных и лучезапястных суставов. Такая клиническая картина характеризует невроз с ампутацией кистей и стоп. Однако благодаря СВЧ-излучению удалось полностью сохранить структуру кистей и ампутировать только ногтевые фаланги, хотя казалось, что некроз до середины стопы. Всё закончилось благоприятно: хождение человека не нарушено, работоспособность сохранена», — делится Евгений Гаврилин.
По его словам, все пациенты, до которых профессору удалось дозвониться после проведения лечения в СВЧ-установке, сохранили конечности и работают в полном объёме.
«При активно начатом лечении пациенты не теряют свои конечности, а заканчивают дермальными шелушениями, то есть наружные ткани, кожные покровы отмирают, восстанавливаясь физиологичным путём. Тем самым инвалидизации не наступает», — считает Евгений Гаврилин.
Испытания установки в МСЧ №2 проводятся с 2016 года, но из-за COVID-19 они были приостановлены на четыре года, и относительно недавно возобновлено. За это время разработанное устройство помогло около 30 человек. Сейчас учёные планируют наращивать клиническую базу.
Этапы разработки
Идея создать устройство возникла в 2001 году после того, как Евгений Гаврилин защитил диссертацию на тему лечения и диагностики тяжёлых обморожений и обнаружил в СМИ заметку о применении СВЧ-излучения.
«В заметке говорилось о том, что врачи поместили пациента с обмороженными кистями в СВЧ-установку на режиме «разогрева» и получили благоприятный эффект. Тогда, поговорив с нашими учёными из ТГУ, мы решили найти такие режимы, которые будут благоприятно сказываться на восстановлении кровотока», — вспоминает Евгений Гаврилин.
Разработка устройства началась в 2005 года «на коленках» в Сибирском физико-техническом институте ТГУ с первоначальной инвестицией в 2000 рублей. Затем в 2007 – 2010 годах учёные начали проводить исследования влияния СВЧ-излучения: на водных растворах, сырых куриных окорочках и кроликах. Конечности кроликов замораживали до –5°C (кровоток прекращается при +15°C). После отогрева в микроволновой камере их температура повышалась до нормальных показателей — тех, что были до обморожения, и удерживалась в течение пяти суток.
За это время была собрана большая доказательная база на основе многочисленных исследований на животных. Например, ревозаграмма, которая характеризует пульсацию сосудов, показала, что при обморожении сосуды «не работают», а после СВЧ-излучения происходит полноценное восстановление кровотоков. Реовазографический индекс, то есть кровенаполнение поражённых конечностей, после обморожения равен нулю, а после излучения — обычному физиологическому кровотоку. Сцинтиграфические исследования на базе ТГУ показали, что при обморожении ткани не функционируют, кровотока нет, а после излучения — происходит восстановление как мягкотканных, так костного потока. Гистологические исследования (на клеточном уровне) доказали полноценное восстановление всех структур и полнокровие сосудов.
В течение этого времени основным медицинским партнёром учёных являлся Томский военно-медицинский институт. В 2010 году его расформировали, и разработка устройства приостановилась на пять лет.
В 2015 году профессор Григорий Дунаевский на кафедре радиоэлектроники РФФ ТГУ и в лаборатории электроники СФТИ возобновил исследования и продолжил разработку устройства с поддержкой ТГУ. Под его руководством учёные изменили камеру и начали пробовать её на медицинских фантомах — созданных в 3D-принтере конечностях, имитирующих части человеческого тела: руку или ногу.
Сейчас устройство испытывают на фантомах, внутри которых заливают специальный гель, по составу близкий к биоткани человека в электромагнитном и тепловом смыслах.
«Структуру геля взяли из научных статей и воссоздали её. Конечно, можно использовать просто физраствор, но из-за жидкости будет конверсия, поэтому мы используем гель, который не будет перемешивать слои температуры», — делится автор идеи создания геля Александр Нечаев, аспирант радиофизического факультета ТГУ.
Фантом с гелем представляет собой имитацию конечности человека. Внутрь фантома помещается длинный датчик для измерения температуры геля прямо во время процесса нагрева в СВЧ–устройстве. Проведение данных экспериментов необходимо для подтверждения равномерности нагрева во время процедуры и выявления определённой методики.
Таким образом, на базе радиофизического факультета ТГУ происходит физико-математическая обработка СВЧ-устройства на фантомах, изучается воздействие лучей, а в медицинских учреждениях успешно восстанавливают обмороженные конечности пациентов под руководством Евгения Гаврилина.
Перспектива развития
Несмотря на положительные отзывы пациентов и огромное количество проведённых исследований и экспериментов, у учёных нет клинических испытаний.
«У нас ни в Городской клинической больнице №3, ни в МСЧ №2 нет условий для проведения клинических испытаний. Нам необходима техника, которая являлась бы доказательной базой восстановления кровотока, удержания температуры. У нас нет исследований, которые доказали, что мы действительно восстанавливаем кровоток именно СВЧ-излучением. Хотя мы понимаем, что клинически это объясняется только результатами исследований на животных», — делится профессор медицинских наук Евгений Гаврилин.
В 2024 году компания «Омитекс», которая специализируется на изготовлении медицинского оборудования с использованием СВЧ-излучения, предложила учёным сотрудничество. В течение нескольких лет разработчики СВЧ-устройства будут сотрудничать с компанией «Омитекс» для получения медицинской сертификации, а после этого — проводить клинические испытания. Вследствие удачного прохождения этих этапов устройство будет считаться безопасным и допущенным к использованию в медицинских учреждениях, сообщает пресс-служба ТГУ.
Помимо промышленного стационарной установки учёные планируют создать мобильный аппарат для машин скорой помощи. Тогда оказывать помощь пострадавшим от обморожения гражданам можно будет до их госпитализации, риск возникновения некроза уменьшится.
Автор: Мария Вопиловская