CC BY
58
УДК 615.38:535:621.31 В. И. ГОРБУНКОВ
В. И. СОЛОМОНОВ А. А. ЖЕРНОСЕНКО К. Р. САЙФУТДИНОВ
Омский государственный технический университет
Институт электрофизики Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДИСКРЕТНОГО СПЕКТРА ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА С ПЛАНКОВСКИМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ
ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ФОТОГЕМОТЕРАПИИ_
В статье приведены результаты исследования излучателя в виде бактерицидной ртутной лампы низкого давления, находящейся в замкнутой непрозрачной полости. На основе планковского излучателя дискретного спектра была разработана и создана опытная установка для фотогемотерапии животных, которая прошла тестирование в условиях Западно-Сибирского региона и получила рекомендации к применению. Проведенные исследования позволили реализовать технические решения по удовлетворению требований к аппаратуре для медицинской технологии экстракорпоральной фотогемотерапии.
Ключевые слова: излучатель Планка, фотогемотерапия, дозировка оптического излучения.
Часть работы выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 15-08-00726).
Введение. Организованная в начале 2015 года при ОмГТУ лаборатория «Фотоника и спектроскопия газового разряда» избрала направление научных исследований в области корпускулярных, плазменных и лучевых источников для исследований и практики; на их основе создан излучатель для установки дозированного облучения сред в жидкой фазе и предназначенной для определения степени энергетического воздействия. При применении таких многофункциональных световых приборов (МСП), сочетающих в себе специальные функции бактерицидного (205^315 нм) и эритемного (280^380 нм) излучения, реализуется быстрая смена источника излучения или резкое снижение его интенсивности при достижении порогового в биологическом смысле уровня дозы облучения, который может быть обусловлен заранее. Подобные МСП с успехом могут применяться, например, при получении композиционных материалов или при проведении обеззараживания сточных вод с высокими показателями органической нагрузки. Погрешность регистрации аппаратурой дозировки не превышает энергию кванта дозы, что в рассматриваемом МСП составляет величину 7,83х10-19 Дж.
Эти информационно-телекоммуникационные свойства обеспечивают, в частности, безопасность физиотерапии в медицине и ветеринарии, что соответствует развитию медицинских технологий, прежде всего, диагностического оборудования, а также лекарственных средств — стратегии развития страны до 2020 года.
Обсуждение. В результате экспериментальных и клинических исследования методов фотогемотерапии (ФГТ) [1, 2] был сформирован ряд требований, которым должны удовлетворять аппараты для выполнения этой процедуры. К числу этих требований относятся следующие, касающиеся применения оптического излучателя:
1) безопасность работы персонала и простота обслуживания устройства во время подготовки и проведения процедуры ФГТ;
2) максимальная защита крови от термической травмы;
3) воздействия на кровь оптического излучения заданного диапазона и мощности.
Первое требование обеспечивается конструкцией устройства для ФГТ и применением излучателя
Рис. 1. Тестирование стенда для ФГТ в лаборатории
закрытого типа, в состав которого входит газоразрядная ртутная лампа, выполненная из увиолевого стекла, не допускающего выход коротковолнового УФ-излучения 184,9 нм, которое образует озон в окружающей среде.
На втором и третьем требовании остановимся более подробно. В качестве источника оптического излучения, традиционно применяемого в отечественных аппаратах, типа «Изольда», используется бактерицидная ртутная лампа низкого давления промышленного образца ДРБ 8. Известно [3 — 5], что 70^80 % энергии излучения этой лампы в открытом состоянии приходится на линию 253,65 нм. Выбор клиницистов пал на эту линию благодаря ее высокой квантовой эффективности, зарегистрированным лечебным эффектам, обусловленным изменением состава и свойств циркулирующей крови, а также легкости, с которой они регистрируется специальными методами фотомодификации в биомолекулах после воздействия фотонов. Вместе с тем при назначениях ФГТ важно учитывать, что оптическое излучение УФ-диапазона способно вызвать фотобиологические эффекты негативного характера, поэтому выставляются строгие требования к выбору диапазона, мощности излучения и длительности процедуры.
Тщательное дозирование обеспечивается выбором такого механизма оценки поглощенной энергии УФ-излучения, которое позволило ввести в рассмотрение количественные соотношения для величины дозы, чтобы гарантировать высокую воспроизводимость и повторяемость результатов взаимодействия излучения с биологическими средами и органическими веществами [6]. Полагая фотодиод и биологическую клетку спектральными преемниками, в которых под действием света происходят определенные характерные фотохимические реакции, имеющие равноэнергетические формы, было принято решение использовать фотодиод в качестве регистратора измеряемой интенсивности и использовать его для дозировки излучения в биологических целях [7]. Следует обратить внимание на то, что из-за спектральной зависимости чувствительности фотодиода дозированию может быть подвергнуто только монохроматическое излучение.
Была разработана теория цифрового дозатора, в котором для точного дозирования облучения было
введено понятие единицы («кванта») дозы, выраженного в единичном интервале времени облучения, абсолютное значение которого получено из решения интегрального уравнения, описывающую поглощенную дозу [8].
В состав опытного варианта дозатора с управляющей панелью был включен дисплей с микроконтроллером, после тестирования которого он вошел в состав лабораторного стенда для ФГТ (рис. 1).
На рисунке хорошо виден излучатель (1) с бактерицидной лампой, дозатор (2) с управляющей панелью с дисплеем и микроконтроллером, а также фотодиодом (3) ультрафиолетового диапазона. Лампа размещена внутри цилиндрической полости диаметром
8 см со светонепроницаемыми стенками, излучение из полости выводится наружу через апертуру, закрываемой одноразовой кюветой (4) с биологической жидкостью.
Стерильность и нетоксичность частей аппарата, соприкасающихся с кровью, обеспечивалась применением одноразовых кювет для облучения крови и стандартных систем для переливания крови однократного применения типа ПК 21-01.
Для удовлетворения ряда требований, формируемых во время тестирования, был осуществлен выбор материала полости излучателя и условия передачи кванта дозы [9]. Исходя из общих требований к излучателю, была использована размещенная в алюминиевой полости бактерицидная ртутная лампа низкого давления ДБ 8 М (современный образец ДРБ 8), в спектре излучения которого резонансная линия атома ртути при 1 = 253,65 нм утратила свою доминирующую роль, но остается сильной линией. Контур ее линии излучения остается менее изрезанным, чем у линий излучателей, выполненных из других материалов, но всё же, искажен за счет реабсорбции, которой подвергнуто в наибольшей степени длинноволновое крыло. Интенсивность спектральных линий определяется законом Планка, что позволяет достаточно просто вычислить дозу облучения крови на любой дискретной длине волны и измерять её одним универсальным дозатором [8].
Для снижения термического воздействия на кювету был увеличен диаметр полости с 8,4 см до
9 см. Перечисленные особенности оказали влияние на состав и принцип работы опытной установки для фотогемотерапии животных.
Рис. 2. Общий вид установки для ФГТ
Набор дозы излучения осуществляется с помощью клавиатуры ввода данных, контроль за текущим значением дозы и временем процедуры ФГТ с помощью дисплея, а управление процедурой облучения сред с помощью кнопок «пуск —стоп», «сброс», переключателя режимов работы «прогрев лампы —рабочий режим» и общего выключателя «сеть». Выбор функциональных переключателей и их числа был осуществлен исходя из простоты обслуживания устройства во время подготовки и проведения процедуры ФГТ.
Состав опытной установки для фотогемотерапии представлен на рис. 2: подставка (1) для крепления терапевтического блока (2) с системой штанг (3) с ёмкостью (4) для приема крови и обеспечения возможности перемещения и фиксации ее с помощью зажима (5) относительно места пунктирования вены.
Терапевтический блок (2) в составе излучателя (6), системы для приема и облучения крови одноразового использования (7), дозатора с управляющей панелью с дисплеем и микроконтроллером МК (8), а также фотодиодом УФИ (9).
Отдаление расположения кюветы от излучающей бактерицидной лампы сказалось на длительности процедуры для ФГТ: она увеличилась приблизительно на 18 %, но в случае приостановки протока крови во время процедуры она защищена от термической травмы.
Апробация опытной установки для фотогемотерапии была проведена кафедрой диагностики, внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина (ОмГАУ) [10]. За время тестирования лабораторного стенда с октября 2013 по декабрь 2014 года было проведено более 90 процедур фотогемотерапии в условиях
открытого содержания крупного рогатого скота в Сибирском регионе (диапазон внешних температур — 12^ + 25 °С) и показало устойчивый терапевтический эффект.
Выводы. По результатам тестирования разработаны установки для ФГТ в условиях Западной Сибири, отмечена перспективность применения её для фотогемотерапии при различных заболеваниях животных. Назначения процедуры ФГТ проводились при заболеваниях крупного рогатого скота, присущих репродуктивному возрасту: иммунодефицит, параметрит, абсцесс вымени, а также диспепсия молодняка. Для развития методов фотогемотерапии, как альтернативы медикаментозной терапии, следует отметить важность исследования влияния ФГТ на иммунный статус организма при различных патологиях. Установка дозированного облучения сред в жидкой фазе, созданная на основе излучателя дискретного спектра с планковским распределением интенсивности, бесспорно, перспективна для развития медицинских технологий.
Библиографический список
1. Дуткевич, И. Г. Экстракорпоральная фотогемотерапия / И. Г. Дуткевич, А. В. Марченко, С. А. Снопов. — СПб. : Наука, 2006. - 400 с.
2. Механизмы влияния облученной ультрафиолетовыми лучами крови на организм человека и животных: сб. науч. тр. / Под ред. И. Е. Ганелиной, К. А. Самойловой. — Л. : Наука, 1986. — 264 с.
3. Уэймаус, Д. Газоразрядные лампы / Д. Уэймаус ; пер. под ред. Г. Н. Рохлина. — М. : Энергия, 1977. — 345 с.
4. Рохлин, Г. Н. Разрядные источники света / Г. Н. Рохлин. — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 720 с.
5. Федоренко, А. С. Люминесцентные лампы (расчёт, моделирование, экспериментальные исследования, создание конструкторских и технологических решений) / А. С. Федоренко. — Саранск : СВМО, 2009. - 334 с.
6. Горбунков, В. И. Дозатор УФ-излучения газоразрядных ламп для медицинских целей / В. И. Горбунков // Общественное здоровье: инновации в экономике, управлении и правовые вопросы здравоохранения : материалы I Междунар. науч.-практ. конф. В 2 т. Т. 1. — Новосибирск, 2005. — С. 111-113.
7. Горбунков, В. И. Особенности использования излучателя закрытого типа в фотогемотерапии / В. И. Горбунков // Проблемы и перспективы отечественной светотехники, электротехники и энергетики : сб. науч. тр. XI Междунар. науч.-техн. конф. — Саранск, 2013. — C. 209 — 215.
8. Gorbunkov, V. I. Arc low-pressure mercury lamp as a Planck radiator, results of the study / V. I. Gorbunkov, V. I. Solomonov. — Saarbrqcken : LAP Lambert Academic Publishing, 2012. — 120 P. — ISBN 978-3-8465-3400.
9. Горбунков, В. И. Облучатель для фотогемотерапи на основе планковского излучателя дискретного спектра / В. И. Горбунков, В. И. Соломонов // Итоги науки. Избран. тр. Меж-дунар. симп. по фундамент. и приклад. проблемам науки. В 3 т. Т. 1. — М. : РАН, 2013. — С. 32 — 51.
10. Горбунков, В. И. Установка для фотогемотерапии животных / В. И. Горбунков, А. А. Жерносенко, К. Р. Сайфут-динов // Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики : материалы XII Всерос. науч.-техн. конф., 28 — 29 мая 2015г. в рамках III Всерос. светотехн. форума с междунар. участием. — Саранск, 2015. — С. 22 — 27.
ГОРБУНКОВ Владимир Иванович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической и общей электротехники; научный руководитель лаборатории фотоники и спектроскопии газового разряда Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
СОЛОМОНОВ Владимир Иванович, доктор физико-математических наук, профессор (Россия), ведущий научный сотрудник Института электрофизики Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург.
ЖЕРНОСЕНКО Александр Александрович, кандидат ветеринарных наук, доцент (Россия), доцент кафедры диагностики внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина.
САЙФУТДИНОВ Константин Рустемович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент секции информационно-измерительной техники кафедры радиотехнических устройств и систем диагностики ОмГТУ.
Адрес для переписки: vlgorbunkov@list.ru
Статья поступила в редакцию 14.09.2015 г.
© В. И. Горбунков, В. И. Соломонов, А. А. Жерносенко, К. Р. Сайфутдинов
УДК 613.96-053.7:364(571.13) Н. А. ЗАКОРКИНА
Омский государственный педагогический университет
ВЛИЯНИЕ
ПСИХОСОЦИАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ ПОДРОСТКОВ, ПРОЖИВАЮЩИХ
НА ТЕРРИТОРИИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
В статье рассматривается значение психосоциальных факторов в формировании здоровья 17-летних подростков, проживающих на территории Омской области. Ключевые слова: подростки 17 лет, психологический скрининг, нервно-психические расстройства, оценка личностных особенностей.
Состояние психического здоровья детей и подростков и его охрана становятся приоритетными для многих стран, в том числе и для России.
Психическое здоровье влияет на многие составляющие нашего общества. Прежде всего — на интеллектуальный потенциал нации, который формируется на основе умственного развития каждого человека, а следовательно, общества в целом, на обороноспособность государства: каждый пятый подросток признается непригодным к службе в Вооруженных силах ввиду наличия психических расстройств, на морально-нравственную атмосферу общества —
психически больные люди в большинстве своем подвержены антисоциальным формам поведения [ 1].
Наличие нервно-психических расстройств, особенно к окончанию школы, у 70 — 80 % школьников и выявление данной патологии у каждого 2 — 3 подростка при обследовании делают эту проблему особенно актуальной.
Очень важно обратить внимание на тот факт, что дети с разной степенью психического развития, имеющие отклонения в ту или другую сторону, при отсутствии индивидуального подхода к ним, особенно в условиях школы, имеют высокую степень
