CC BY
34
УДК 535:621.31:615.831.7:619.9-085.37
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ПРОЦЕДУРЫ АУТОТРАНСФУЗИИ ФОТОМОДИФИЦИРОВАННОЙ КРОВИ ЖИВОТНЫХ
Л.К. ГЕРУНОВА, доктор ветеринарных наук, зав. кафедрой
Омский ГАУ
В.И. ГОРБУНКОВ, доцент
Омский ГТУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Авторы обсуждают проблему технического оснащения процедуры экстракорпоральной аутотрансфузии фотомодифицированной крови, связанную с отсутствием методов стабилизации характеристик излучения и измерения поглощенной дозы излучения. Для обеспечения терапевтической эффективности фотогемотерапии и профилактики осложнений предложено устройство с цифровым дозатором УФ-излучения.
Ключевые слова: экстракорпоральная фотогемоте-рапия, УФ-дозиметрический контроль, аутотрансфузия, фотомодифицированная кровь.
Наиболее распространенный метод квантовой гемотерапии — трансфузия крови, облученной вне организма ультрафиолетовыми лучами. Эта процедура сопряжена с изменением белков и липидов плазмы, форменных элементов, антиоксидантных и ферментных систем крови [1, 2]. Благодаря иммунорегулирующему эффекту она перспективна для применения в клинической практике при различных видах патологии человека и животных [3...5].
Многочисленные исследования показывают,’ что воздействие на кровь квантами УФ-излучения повышает экспрессию рецепторов лимфоцитов и фагоцитарную активность гранулоцитов, увеличивает содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови [6, 7].
Иммуномодулирующий эффект — один из важнейших механизмов лечебного действия фотомодифицированной крови при незаразных, инфекционных, хирургических и акушерско-ги-некологических заболеваниях животных.
Однако широкому внедрению аутотрансфузии фотомодифицированной крови в практику ветеринарной медицины препятствует отсутствие специальной аппаратуры и обоснованных спектральных режимов облучения, которые могли бы
гарантировать её эффективность и безопасность для животных.
Цель наших исследований — техническое оснащение дозированной процедуры экстракорпоральной аутотрансфузии фотомодифицированной крови (АУФОК), в том числе разработка методов стабилизации характеристик излучения и измерения поглощенной кровью дозы излучения, что имеет принципиальное значение для решения проблем, связанных с обеспечением терапевтической эффективности процедуры и профилактикой побочных эффектов и осложнений [8].
Из всех известных вариантов фотогемотерапии (ФГТ) сейчас наиболее широко применяют метод фотомодификации крови излучением ртутных ламп и гелий-неонового лазера.
Наиболее простые и эффективные источники ультрафиолетового излучения — газоразрядные ртутные лампы низкого давления. У них есть ряд преимуществ, связанных, прежде всего, с высокой надежностью и низкой стоимостью. По соображениям безопасной эксплуатации, такие лампы помещают в непрозрачный металлический корпус (аппараты «Изольда», «Надежда», ОВКидр). При этом неизбежно меняются термодинамические характеристики источника излучения — газоразрядной плазмы, что приводит к существенному изменению спектральных характеристик излучения. Кроме того, остаются нерешенными задачи стабилизации интенсивности излучения ламп и контроля поглощенной кровью дозы излучения.
Исследование спектра излучения закрытой ртутной газоразрядной лампы, находящейся в непрозрачной металлической полости с помощью призменного спектрометра СП-30 с полупроводниковым оптическим многоканальным анализатором спектра ЗКССБ [9] показало, что система питания как на переменном, так и на постоянном токе обеспечивает переходные режимы работы лампы от тле-
Таблица 1. Характеристики отдельных спектральных линий ртути лампы ДРБ-8 [9], применяемой в составе медицинской аппаратуры (типа «Изольда»)
Интенсивность спек-
Диапа- Длина Волновое Уровень m ральной линии
зон излучения волны (нм) число (102 см1; энергии (эВ) Переход По Планку Из эксперимента, ток лампы
0.330А 0,390А
УФ-С 253,7 394,16 4,89 6JPi — 61 S0 896,92 935,47 935,65
УФ-В 296,73 312,60 337,01 319,89 8.85 8.85 63Di - 63Р0 63D2-63P! 956,35 962,15 937,15 962,20 955,01 964,20
УФ-А 365,0 273,97 8,85 63D3 - 63P2 942,23 60,74 81,44
404,7 247,09 7,73 73Si - 63Po 903,17 872,04 877,96
Видимое 435,8 546,1 229,46 183,12 7.73 7.73 73Si-63P1 73Si-63P2 865,65 721,71 812.45 610,03 818,62 650,20
ющего разряда к дуговому. В ходе испытания кварцевых ртутных газоразрядных ламп низкого давления (ГЛ НД) ДРБ-8 (ТУ 16-535.659-77) и TUV 8w G8 Т5 UV-Special «Philips» было установлено, что их спектры близки, относятся к числу линейчатых и имеют планковский закон излучения (рис.1).
Рис. I. Спектр излучения лампы ДРБ-8, находящейся в непрозрачной металлической полости. Кривая Планка огибает максимумы спектральных линий.
Интенсивность излучения резонансной линии 253, 7 нм в лампе ДРБ-8 не превышает 10 % от общей интенсивности, в то время как в открытой лампе ее доля доходит до 90 %. Такая лампа, по существу, служит источником белого света с линейчатым спектром, в котором доля интенсивности УФ-КОМ-понент составляет =45 %. Поэтому результаты облучения будут определяться не столько УФ-компо-нентами, сколько потоком всей лучистой энергии.
Многие исследователи [2, 5], указывая на устойчивый положительный лечебный эффект от применения АУФОК, воздерживаются от выводов о том, излучение какой именно длины волны ответственно за «запуск системных физиологических и лечебных эффектов». В связи с этим перспективно облучение крови любым монохроматическим излучением из приведенного спектра.
Источники ультрафиолетового излучения (УФИ) — ртутные лампы имеют ограниченный срок службы, интенсивность их излучения подвержена влиянию различного рода факторов.
Для получения достоверных результатов и их воспроизводимости необходима стабилизация (автоматическое регулирование) интенсивности излучения ртутных ламп. Это требование обязательно, поскольку ФПГ предполагает стабилизацию (неизменность) спектральной характеристики лампы в течение всей процедуры.
Существует ряд подходов к регулированию интенсивности излучения ГЛ НД. Например, стабилизацию можно обеспечить путем включения в управляющий контур фотодиода УФ-излучения [10]. Это позволяет в большинстве случаев устранить влияние колебаний сетевого напряжения при заданном уровне интенсивности выбранной линии ультрафиолетового излучения.
Проблема дозирования возникает в связи с необходимостью гарантии фотобиологической безопасности ультрафиолетового излучения [3]. Суть ее заключается в следующем. Входящая в определение поглощенной дозы излучения [11] величина поглощенной за период облучения энергии поддается оценке лишь приблизительно, как средняя величина. Кроме того, необходимо принимать во внимание ряд внешних факторов (колебание напряжения в сети при зажигании и гашении газоразрядных ламп, изменение рабочей температуры, старение арматуры газоразрядных ламп, потеря вакуума).
Решение проблемы заключается в использовании такого независимого от изменений внутренних и внешних условий механизма оценки поглощенной энергии УФ-излучения, который позволил бы ввести в рассмотрение количественные соотношения. Ранее была предложена схема прибора, позволяющего в цифровой форме задавать дозу излучения [12].
Такой дозатор учитывает колебания мгновенных значений мощности светового потока, вызванные нестабильностью питания и влиянием внешней среды. Он включён в состав терапевтического устройства для аутотрансфузии фотомо-дифицированной крови животных (рис. 2). Это
Рис. 2. Устройство дли ультрафиолетового облучения кропи животных: 1 — держатель; 2 — терапептический блок; 3 — газоразрядный источник со стартером; 4 — индуктивный балласт; 5 — фотодатчик УФ излучения; 6 — аналого-цифровой преобразователь; 7— микроконтроллер; 8 — блок коммутации; 9—управляющая панель.
устройство выполнено в виде терапевтического блока, укрепленного на стойке, содержащей облучатель увеличенной мощности и систему одноразового использования для приема и облучения
крови, в которую входят две кюветы со светофильтрами 10, пункционная игла 11, емкость для приема крови 12 и гибкие трубки 13.
Используя необходимые наборы светофильтров во время процедуры, можно одновременно или последовательно осуществлять обработку крови изучением со сложным или монохроматическим спектральным составом.
Специализированное АЦП 6 совместно с микроконтроллером 7 реализуют функцию цифрового дозатора в реальном масштабе времени. Текущее значение дозы и время процедуры отображается на экране дисплея.
Выбор режима облучения подразумевает установку в зависимости от назначенной величины дозы (М), единицы дозы облучения (Дж/м2или Дж/кг (Грей)) с учетом массы тела животного (кг), соответствующего светофильтра и ряда исходных параметров, необходимых для процедуры.
Приемный резервуар, в котором содержится антикоагулянт, с помощью зажима 18 устанавливают ниже места пункции вены, чтобы кровь при заборе шла через устройство самотеком (конструкция допускает установку перистальтического насоса).
Животное фиксируют, иглой пунктируют соответствующую вену и включают терапевтический блок. Кровь по гибким трубкам через кюветы, где происходит облучение, начинает поступать в приемный резервуар. Одновременно включается дозатор. После забора расчетного количества крови процедуру приостанавливают нажатием кнопки «Пуск
— Стоп». Резервуар устанавливают с помощью зажима 18 выше места пункции вены, чтобы кровь при возврате она также шла самотеком. Далее процедура облучения возобновляется, и кровь тем же путем возвращается обратно в вену.
Такое устройство для лечения животных дает возможность в случае необходимости прервать, а затем продолжить облучения крови УФИ, при этом оно обеспечивает облучение в соответствии с цифровым значением заранее заданной дозы.
Поглощенная доза излучения вычисляется по формуле:
М = Р ■ / • а^/р, Дж/кг
где Р — плотность потока лучевой энергии, проникающего в среду, Вт/м2; / — время экспозиции, с; ау — коэффициент поглощения (оптическая плотность среды), 1/м; р — плотность крови, кг/м3.
В конкретной клинической ситуации можно вычислить среднюю мощность экспозиционной дозы (Вт/кг), а также ряд других требуемых параметров. Использование светофильтров позволяет выделить отдельные монохроматические составляющие спектра ртутной бактерицидной лампы. При этом следует учитывать, что выбор спектрального диапазона излучения, объемов облучаемой крови и доз УФО зависит от конституциональных особенностей животного, тяжести болезни и ее периода.
Выбор для облучения крови разных участков спектра и дозы излучения позволит регулировать режимы фотогемотерапии, обеспечивая целенаправленный выбор лечебных эффектов.
Литература.
1. Марченко А.В., Дуткевич И.Г. Аппаратура и методики фотогемотерапии. — С-Пб.: Изд.дом С-Пб-МАПР, 2005. — 75 с.
2. Дуткевич И.Г., Марченко А.В., Снопов С.А. Экстракорпоральная фотогемотерапия. — С-Пб.: Наука, 2006. — 400 с.
3. Механизмы влияния облученной ультрафиолетовыми лучами крови на организм человека и животных: сб. науч. тр. / Под ред. Ганелиной И. Е., Самойловой К. А. — Л.: Наука, 1986. — 264с.
4. Карандашов В.И., Петухов Е.Б. Ультрафиолетовое облучение крови. — М.: Медицина, 1997. — 224 с.
5. Марчук А.И. Ультрафиолетовое облучение крови. //Вестник службы крови России. — 1999■ — №2. — С. 19-21.
6. Уровень экспрессии трансмембранных СО 2 рецепторов нативными и УФ-облученными Т-лимфоцитами человека и их способность вступать в реакции розеткообразования с эритроцитами барана / В.Г. Артюхов, О.В. Путинцева, И.А. Колтаков, С.М. Дубова // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. — 2008. — №1, — С. 74- 79
7. Артюхов В.Г.и др. Влияние ультрафиолетового света и дексаметазона на функциональные свойства лимфоцитов и нейтрофилов // Радиационная биология. Радиоэкология. — 2005. — Т.45, М2, — С. 196-200
8. Пат.2336105 Российской Федерации, МПКА 61N 5/00. Устройство для ультрафиолетового облучения крови животных (аутотрансфузии фотомодифицированной крови)/ Горбунков А.П., Герунова Л.К., Полунин В.С.; патентообладатель Сибирская государственная ав-томобильно-дорожная академия . — №2006138326/13; заявл.ЗО. 10.2006; опубл.20.10.2008, Бюл№29. — 5с.
9. Горбунков В. И. Оценка поглощенной дозы излучения газоразрядной лампы/ В.И. Горбунков //Оптика и спектроскопия. — 2007. — Т. 103. — № 5. — С. 876 - 880.
10. Пат. 2285357 Российской Федерации, МПК Н 05 В 41/39. Устройство для стабилизации УФ — излучения газоразрядных ламп / Попов А. П., Горбунков В. И.; патентообладатель СибАДИ. — № 2005105854/28; заявл. 02.03.2005; опубл. 10.10.2006, Бюл. №28— Зс.
11. Соколов М.В. Прикладная фотометрия — М.: Наука, 1982. — 132с.
12. Горбунков В.И. Дозатор УФ-излучения газоразрядных ламп для медицинских целей//Материалы 1 Междунар. науч.-практ. конф. — Новосибирск, 2005. — Т.1. — С. 111 — 113.
PROBLEMS AND PERSPECTIVES OF THE TECHNICAL EQUIPMENT PHOTOMODIFIED ANIMALS
BLOOD AUTHOTRANSFUSION PROCEDURES L.K. Gerunova, V.l. Gorbunkov
Summary. Authors discuss a problem of the technical equipment extracorporal authotransfusion procedures with photomodified blood, connected with absence of methods of stabilization of radiation characteristics and measurement of the absorbed dose of radiation. They offer the device with digital UV-dosator for maintenance of therapeutic efficiency photohemotherapeutics and complications prevention.
Key words: extracorporal photohemotherapy, UV-dosimetry control, authotransfusion, photomodified blood.
