Корзина
5 отзывов
Фототерапевтический аппарат «Малыш»
Контакты
WWW.MEDEXINTER.RU
+7916803-73-77
+7495290-33-12
+7495290-33-13
+7495290-33-14
+7495641-26-97
www.medexinter.ru medexinter@medexinter.ru
РоссияМоскваМонтажная, 7, стр.1
Карта

Фототерапевтический аппарат «Малыш»

Фототерапевтический аппарат «Малыш»

ФОТОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ «МАЛЫШ"

Г. Р. Мостовникова, К. У. Вильчук, А. Б. Рябцев, А. В. Мостовников, Т. В. Гнедько, И. А. Леусенко, В. А. Мостовников, В. Ю. Плавский.

ПРИМЕНЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕРХЪЯРКИХ СВЕТОДИОДОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ФОТОТЕРАПИИ ГИПЕРБИЛИРУБИНЕМИИ (ЖЕЛТУХИ) У НОВОРОЖДЕННЫХ.
1ГНУ «Институт физики им. Б. И. Степанова», Независимости, 68, 220072 Минск, Беларусь
mostovnicov@ dragon.bas-net.by
2ГУ «Республиканский научно-практический центр «Мать и дитя"», Орловская, 66, 220053 г. Минск, Беларусь

Для фототерапии гипербилирубинемии (желтухи) у новорожденных предложено использовать излучение сверхъярких светодиодов спектрального диапазона (470-515) нм, соответствующего длинноволновому склону спектра поглощения молекул ZZ — билирубина. Такое излучение обеспечивает повышенную вероятность фототрансформации молекул ZZ — билирубина в молекулы люмирубина, фотопродукта легко выводимого из организма новорожденного. На основе указанных источников излучения создан, освоен в производстве и используется в медицинской практике фототерапевтический аппарат «Малыш», обеспечивающий существенное повышение эффективности лечения желтухи у новорожденных.

Гипербилирубия (желтуха) развивается у новорожденных в результате накопления в крови и, как следствие в тканях кожного покрова избыточного количества молекул ZZ — билирубина — токсического пигмента, образующегося из гемоглобина в результате разрушения эритроцитов (структурная формула дана на рис.1). Практически у всех новорожденных в первые дни жизни концентрация ZZ — билирубина в сыворотке крови увеличивается со скоростью (1,7-2,6) мкмоль/л в час, достигая величины 170 мкмоль/л на (3-5) —й день (развивается так называемая физиологическая желтуха).
Ее развитие обусловлено, прежде всего, укороченной продолжительностью жизни эритроцитов.

Другой причиной физиологической желтухи у новорожденных является пониженная функциональная способность печени, проявляющаяся в сниженном захвате непрямого билирубина гепатоцтиами; низкой способности к глюкуронированию билирубина из-за пониженной активности соответствующих ферментов в основном по причине угнетения их гормонами матери; сниженной способности к экскреции билирубина из гепатоцита. У недоношенных новорожденных физиологическая желтуха развивается более интенсивно, так как у них перечисленные причины образования высокой концентрации билирубина в крови проявляются в большей степени. При некоторых врожденных и приобретенных патологиях скорость увеличения концентрации билирубина в плазме крови новорожденного, достигаемый ею уровень становятся опасными для здоровья и жизни этого новорожденного (патологические желтухи). При желтухе любой этиологии у новорожденного опасность для его жизни и развития определяется величиной концентрации непрямого билирубина в плазме крови и скоростью ее нарастания.
Повышение уровня непрямого билирубина до критической концентрации (308-342) мкмоль/л для доношенных и 257 мкмоль/л для недоношенных детей приводит к тому, что он легко проникает в клетки головного мозга, поражая их и центральную нервную систему (ядерная желтуха или билирубиновая энцефалопатия). При этом ребенок или погибает от паралича дыхательного центра или в дальнейшем наблюдается его отставание в умственном или физическом развитии.

Наиболее эффективными методами лечения интенсивных желтух у новорожденных, является фототерапия и заменное переливание крови.
Как известно, сущность фототерапии гипербилирубинемии заключается в воздействии на поверхность кожного покрова ребенка оптическим излучением, поглощаемым молекулами ZZ — билирубина. Неконъюгированные молекулы ZZ — билирубина, сорбированные в тканях кожного покрова, а также находящиеся в крови верхнего сосудистого сплетения, поглощают кванты действующего излучения и трансформируются в кофигурационные цис-транс фотоизомеры ZЕ — билирубин, ЕZ — билирубин, а также циклический структурный фотоизомер люмирубин, образующийся из фотоизомера ЕZ — билирубина. На рисунке дана схема фотопревращения молекул ZZ — билирубина IX a.
В результате поглощения молекулами ЕZ — билирубина квантов действующего излучения виниловая группа, расположенная у С3 углеродного атома подвергается циклизации с прилегающим пирольным кольцом хромофора 1 молекулы ZZ-билирубина с образованием люмирубина. Молекулы люмирубина существенно более гидрофильны по сравнению с молекулами ZZ-билирубина и его конформационными изомерами, поэтому он хорошо растворяется в водной среде и легко выводится из организма.
Для повышения эффективности фототерапии гипербилирубинемии у новорожденных предложено использовать излучение сверхъярких светодиодов спектрального диапазона (470-515) нм, соответствующего длинноволновому склону спектра поглощения молекул ZZ-билирубина. Такое излучение обеспечивает повышенную вероятность фототрансформации молекул ZZ-билирубина в молекулы люмирубина. На основе указанных источников излучения создан и освоен в производстве фототерапевтический аппарат «Малыш», обеспечивающий эффективное лечение гипербилирубинемии у новорожденных, в том числе и в случае ее тяжелой формы. При проведении фототерапии с применением аппарата «Малыш» требуемый клинический эффект наступает в (3÷4) раза быстрее, чем при традиционно применяемых методах лечения. При этом длительность инфузионной терапии сокращается в (1,5÷2) раза, практически сокращается количество требуемых заменных переливаний крови, прежде всего повторных заменных переливаний крови. Аппарат «Малыш" удобен, надежен и прост в эксплуатации, характеризуется повышенным ресурсом работы. При его использовании в фототерапевтических технологиях полностью исключаются вредные побочные эффекты, характерные для таких технологий на основе традиционно используемых газоразрядных и галогенных ламп.

Фототерапевтический аппарат «Малыш" прошел широкую практическую апробацию в медицинских учреждениях Республики Беларусь.
В 2007 году все роддома и родильные отделения в Республике Беларусь оснащены этими фототерапевтическими аппаратами.
Названные достоинства аппарата «Малыш» определяются выбором в качестве источников излучения сверхъярких светодиодов, оптимального спектрального диапазона действующего излучения, возможностью обеспечения его высокой (допустимой) плотности мощности на поверхности тела ребенка.

Высокая фототерапевтическая эффективность излучения, выбранного для использования в аппарате «Малыш" объясняется следующим: молекула ZZ-билирубина представляет собой два индивидуальных хромофора (хромофор I и хромофор II) соединенных СН2 группой. Спектр поглощения молекул ZZ-билирубина можно представить как сумму спектров двух не связанных хромофорных систем. Такое представление наиболее допустимо при действии излучения со спектром, соответствующим длинноволновому склону спектра поглощения молекул ZZ-билирубина, когда вероятность миграции энергии от одного хромофора к другому при поглощении одним из них квантов света мала. Как видно из рисунка молекулы ЕZ-билирубина образуются из молекул ZZ-билирубина только в случае поглощения квантов действующего излучения хромофором 1. Как следует из результатов исследований полученных авторами данной работы ранее, спектр поглощения хромофора I незначительно сдвинут в длинноволновую область по отношению к хромофору II.
При образовании комплексов молекул ZZ-билирубина с молекулами альбумина этот сдвиг увеличивается, (комплекс образуется встраиванием хромофора I в структуру молекулы альбумина). Поэтому, чтобы обеспечить преимущество для образования молекул ЕZ-билирубина и, как следствие люмирубина, необходимо возбуждение молекул ZZ-билирубина производить излучением, совпадающим по спектру с длинноволновым склоном их спектра поглощения. Необходимо также отметить, что образование молекул ZЕ-билирубина из молекул ZZ-билирубина происходит при локализации энергии поглощаемого фотона на хромофоре II. Вероятность образования и время жизни молекул фотоизомера ZЕ-билирубина существенно больше вероятности образования и времени жизни молекул ЕZ-билирубина. По этой причине при возбуждении молекул ZZ-билирубина в максимуме его спектра поглощения или в коротковолновой области будет происходить накопление в тканях и в крови молекул ZЕ-билирубина, которые плохо удаляются из организма.
Экспериментально установлено, что длинноволновая полоса спектра поглощения молекул ZЕ-билирубин-альбуминового комплекса (l = 464 нм) заметно сдвинута в сторону длинных волн по отношению к длинноволновой полосе поглощения ZZ-билирубин-альбуминового комплекса (l =456 нм). В связи с этим, если для воздействия на молекулы ZZ-билирубина использовать излучение спектрального диапазона соответствующего их максимуму поглощения и, следовательно, близкого к максимуму поглощения молекул ZЕ-билирубина, то между количествами этих двух типов молекул в зоне возбуждения установится устойчивое равновесие. При таком равновесии примерно половина молекул ZZ-билирубина будет в ткани и крови ребенка в виде молекул фотоизомера ZЕ-билирубина, из которых не может образоваться люмирубин. Данный процесс замедляет фототрансформацию ZZ-билирубина в люмирубин. С целью нарушения указанного равновесия (уменьшения количества молекул ZЕ-билирубина и увеличение количества молекул ZZ-билирубина) предложено на поверхность тела ребенка дополнительно воздействовать излучением спектрального диапазона (500-515) нм.
В этом спектральном диапазоне поглощательная способность молекул фотоизомера ZЕ-билирубина в (2÷3) раза выше поглощательной способности молекул ZZ-билирубина. Действие излучения такого спектрального диапазона на среду, в которой присутствует смесь молекул ZZ-билирубина и ZЕ-билирубина приводит к перераспределению их концентраций в сторону уменьшения концентрации ZЕ-билирубина и увеличению концентраций ZZ-билирубина и ЕZ-билирубина. ЕZ-билирубин, как уже было сказано трансформируется (в результате виниловой циклизации) при поглощении квантов излучения в люмирубин.

Учитывая вышесказанное, в аппарате «Малыш» для повышения эффективности фототерапии дополнительно используются сверхъяркие светодиоды с максимумом излучения в спектральном диапазоне l = 505 нм. Обеспечивая повышенную вероятность фототрансформации молекул ZZ-билирубина в молекулы люмирубина, излучение сверхъярких светодиодов спектрального диапазона (470÷515) нм практически не экранируется гемоглобином и глубже проникает в ткань тела ребенка. Это также определяет увеличение скорости очистки организма ребенка от ZZ-билирубина при фототерапии гипербилирубинемии с применением аппарата «Малыш». Процесс фототрансформации молекул ZZ-билирубина в молекулы люмирубина является двухступенчатым (двухквантовым).
ZZ-BR EZ-BR ZLR
Молекула ZZ-билирубина (ZZ-BR) поглощая квант излучения, трансформируется в конфигурационный изомер ЕZ-билирубин (EZ-BR), который, поглощая квант излучения, трансформируются в циклический продукт — люмирубин (ZLR). Как известно, скорость фототрансформации одних молекул в другие с участием двухступенчатых (двухквантовых) процессов существенно зависит от плотности мощности действующего излучения. Поэтому для достижения высокой эффективности фототерапии гипербилирубинемии у новорожденных необходимо использовать излучение повышенной плотности мощности. При использовании аппарата «Малыш» на поверхности тела новорожденного обеспечивается плотность мощности действующего излучения до 5 мВт/cм2 (250 мкВт/см2/нм) на площади облучаемой поверхности 20см х 50см. Использование для фототерапии гипербилирубинемии у новорожденных светодиодных источников излучения выбранного спектрального диапазона потенциально исключает возможность воздействия на поверхность тела ребенка излучением любых других спектральных диапазонов ультрафиолетового, видимого (кроме излучения узких спектров с максимумами на длинах волн 476 нм и 505 нм), инфракрасного, способного оказывать неблагоприятное воздействие на организм ребенка.
Литература
1. Mostovnikov V., Mostovnikova G., Plavski V. Spectral and photochemical parameters, which define laser phototerapy hyperbilirubinemia of newborn higher efficacy//Proc. SPIE. —1994. —Vol. 2370. — P.558-561.
2. Agati G.,F. Fusi., G.P. Donzelli and R. Prateesi, 1993. Quantum yield and skin filtering effects on the formation rate of lumirubin. J. Photochem. Photobiol, 18: 197-203.
3. Мостовникова Г., Мостовников В., Плавский В., Третьякова А., Андреев С., Рябцев А. Фототерапевтический аппарат на основе аргонового лазера для лечения гипербилирубинемии у новорожденных детей. Оптический журнал. —2000. —Т.67, №11: 60-63/
4. Мостовников В. А., Мостовникова Г. Р., Скобелкин О. К., Плавский В. Ю., Устинович А. К., Зубович В. К., Новаковский А. Л., Третьяков С. А. Способ лечения гипербилирубинемии новорожденных. А. с. №1806604 от 23.04.90 г

Фототерапевтический аппарат «Малыш»

Предыдущие статьи