В. Зубчук, Л. Худякова, г. Киев
Описан новый аппарат для магнитной терапии - маг-нитостимулятор МС-92М, созданный на кафедре физической и биомедицинской электроники национального технического университета Украины. Приведены описания функциональной и принципиальной схем прибора.
В настоящее время из-за чрезмерного применения в различных отраслях народного хозяйства химических веществ резко увеличилась аллергизация и заболеваемость населения. Использование в современной медицине большого количества химиопрепаратов усугубило эти явления. Поэтому и возникла потребность в использовании безмедикаментозных средств терапии, среди которых важное место занимает терапия низкочастотным электрическим и магнитным полями.
Воздействия магнитных полей ведут к таким лечебным эффектам, как противовоспалительный, противоотеч-ный, обезболивающий и стимулирующий регенерацию ткани. В частности, магнитным полем лечат сосудистые заболевания, заболевания нервной системы, болезни суставов и позвоночника, травмы и их последствия, термические поражения, а также используют лечение магнитным полем в гинекологии, дерматологии, урологии.
В настоящее время в странах СНГ серийно производится аппарат «Полюс-1» [1], разработанный во ВНИИМП. Аппарат предназначен для местного лечебного воздействия однонаправленным низкочастотным переменным магнитным полем. «Полюс-1» имеет три вида индукторов: с П-об-разным и прямым сердечниками и полостной индуктор. Лечение проводят с помощью одного или двух сменных индукторов, устанавливаемых поперечно или продольно. Регулируют магнитную интенсивность 4 ступенями. Индукция магнитного поля (МП) 25-35 мТл. МП быстро затухает и на расстоянии 5-6 см от индуктора почти отсутствует. Аппарат работает в непрерывном и прерывистом режимах.
Другой аппарат - «Полюс-101» предназначен для воздействия переменным магнитным полем на конечности. Индукторы к нему выполнены в виде двух соленоидов. Один из них индуцирует переменное магнитное поле частотой 700 Гц, другой частотой 1000 Гц. Максимальная индукция в центре соленоида составляет 1,5 мТл, у внутренних его стенок -2,5 мТл. На каждой последующей ступени индукция увеличивается на 25%.
Р.П. Кикут и Д.К. Миллерс разработали устройство для магнитотерапии, которое обеспечивает многократное воздействие магнитного поля на тело человека с высокой точностью пространственной ориентации и возможностью контроля за состоянием пациента в процессе лечения [2].
В Японии создан аппарат для магнитотерапии «Магни-тайзер». Интенсивность генерируемого им магнитного поля 50-80 мТл. Существует несколько моделей «Магнитайзера»: М-Р1 предназначен для двухэлектродных сеансов; М-МХ -матрац, состоящий из трех независимых частей с двумя электродами в каждой, электроподушки и ручного переносного электрода; переносной прибор М-Р используется для контакта электродов с любой частью тела и предназначен для стационарных и амбулаторных условий.
В Румынии для магнитотерапии используют аппарат «Магнитодиафлюкс», снабженный двумя индукторами-соленоидами диаметром 30 и 60 см и обеспечивающий прерывистый режим магнитотерапевтического воздействия.
В Италии эксплуатируется аппарат «Ронсфор», состоящий из индуктора с программным управлением, кушетки для больного и индуктора-соленоида, передвигающегося вдоль кушетки. Индукция магнитного поля 2,8 мТл.
В Украине создан образец аппарата «ЕЯ», генерирующий магнитное поле от 2,5 до 10 мТл. Разработаны установка "УМТ-1" для создания магнитного поля 5-30 мТл и частоты 1-100 Гц; генератор импульсного магнитного поля "Алимп-1" и "3везда-3", индукция магнитного поля 0,05-2,5 мТл, частота следования импульсов 1-1000 Гц [3].
На кафедре физической и биомедицинской электроники Национального технического университета Украины КПИ разработан новый аппарат для магнитной терапии -магнитостимулятор "МС-92М". Он предназначен для терапевтического воздействия на организм человека постоянным и переменным магнитным полем индукцией 5-30 мТл. Прибор имеет два индуктора с диаметром рабочей поверхности 36 мм. Портативность и электробезопасность прибора
позволяют лечить больных не только в условиях стационара, но и в амбулаторно-клинических сетях, на дому.
Важными параметрами серийных аппаратов данного класса являются, в частности, максимальное значение индукции электромагнитного поля, потребляемая аппаратом энергия, коэффициент полезного действия, масса и габаритные размеры, а также себестоимость и продажная цена изделий. Это определяет условия широкого внедрения аппаратов в практическую медицину и их конкурентоспособность на рынке изделий медицинской техники.
На рис.1 приведена функциональная схема магнито-стимулятора "МС-92М". Он состоит из генератора линейно-изменяющего напряжения 1, блока переключателей режимов 2, задающего генератора 3, блока формирования сигна
лов (БФС) 4, блока усиления 5, индукторов I и II (6 и 7), блока контроля 8, блока питания 9.
После включения питания генератор линейно-изменяющего напряжения вырабатывает периодический сигнал треугольной формы с периодом следования 20 с, который поступает на вход блока переключателей режимов и далее на вход задающего генератора в виде сигнала управления частотой генерации. В зависимости от положения переключателей режимов работы задающий генератор выдает фиксированную частоту F, переменные частоты 1-F либо 90100 Гц. Выходные импульсы с задающего генератора поступают в блок формирования сигналов (БФС), который представляет собой ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием. В БФС в цифровой форме закодированы 16 форм сигналов.
Цифровые коды из ППЗУ поступают на цифроаналоговый преобразователь, на выходе которого формируется аппроксимированный кусочно-постоянной функцией аналоговый сигнал одного периода выходных импульсов. Аналоговый сигнал с выхода БФС поступает в блок усиления, который усиливает эти сигналы по мощности с нагрузкой на индукторы I и II (блоки 6 и 7), преобразующие его в магнитное поле определенной формы, частоты и индукции.
Блок контроля позволяет визуально наблюдать за рабочими параметрами частоты и индукции электромагнитного поля, которые вырабатываются прибором в обоих каналах. Для установки продолжительности той или иной процедуры прибор снабжен таймером.
Генератор ленейно-изменяющего напряжения (рис.2) построен на операционном усилителе DA1. Резистором R2 можно регулировать уровень смещения пилообразного на пряжения относительно нулевого потенциала, а переменным резистором R7 - период следования.
Блок переключения режимов представляет собой набор делителей напряжения, которые включаются с помощью переключателей F (режим фиксированной частоты), 1-F (режим плавающей регулируемой частоты), 90-100 (режим плавающей нерегулируемой частоты).
Задающий генератор (рис.2) построен на операционном усилителе DA2. В зависимости от положения переключателей режимов генератор вырабатывает такую частоту, которая соответствует на выходе прибора сигналам выбранной формы с фиксированной частотой F или переменными 1-F, 90-100 Гц. Переменный резистор R10 служит для подстройки нужной частоты.
Блок формирования сигналов (рис.2) состоит из циф-роаналогового преобразователя (схемы инверторов D10, набор прецизионных резисторов R19-R31), ППЗУ (D9), двоичного счетчика (D8), триггера (D6.1), инверторов (D4.2, D4.3) и переключателей «1» - «4», «Пауза».
В зависимости от положения переключателей «1» -«4» формируется адрес, определяющий, из какой области памяти ППЗУ выбирается сигнал необходимой формы. При этом двоичный код со счетчика D8 и частота с задающего генератора поступают в ППЗУ и определяют текущий адрес ячеек, в которых записаны коды ординат считываемого сигнала. Коды сигнала с выхода ППЗУ преобразуются в аналоговую форму цифроаналоговым преобразователем и поступают в блок усиления.
Переключатель «Пауза», триггер D6.1 и инверторы D4.2, D4.3 задают режим, в котором выходная частота необходимой формы сигнала уменьшается в два раза, т.е. после каждого сигнала выбранной формы следует пауза длительностью в один период сигнала.
Блок усиления (рис.2) состоит из предварительного усилителя (D11.1, D11.2) и двух идентичных каналов выходных усилителей мощности, обеспечивающих управление рабочими индукторами L1 и L2 (D11.3, V5, V6, V14, V15 и D11.4, V7, V8, V16, V17). Переключатель «Инверсия» дает возможность переключать полярность индуктора L1 и обеспечивать синфазный или противофазный режим по отношению к индуктору L2. С помощью сдвоенных переменных резисторов R1.1, R1.2 и R2.1, R2.2 можно регулировать величины индукции в каждом из каналов независимо.
Блок контроля 8 (рис.2) включает в себя миллиамперметр РА, транзистор V13, динамик, переключатель «Канал 1», «Канал 2», «В», «F».
Переключатели «F» и «В» обеспечивают коммутацию контролируемых значений частоты и индукции импульсов электромагнитного поля по каждому из каналов. Динамик служит для звуковой сигнализации работы прибора для удобства обслуживающего персонала.
Таймер включает в себя триггер D6.2, двоичный счетчик D3, десятичный счетчик с дешифратором на выходе D5,
три инвертора (D4.1, D4.2, D4.3), переключатели «Старт» и «Время процедуры».
Переключателем «Старт» триггер D6.2 устанавливается в состояние лог. "0", разрешая работу счетчикам D3, D5. Сигнал с выхода генератора, построенного на элементе DA1, подается на вход двоичного счетчика D3. Вследствие этого каждые 2,5 мин на счетчик с дешифратором D5 через инвертор D4.1 поступает положительный перепад, и на первом выходе счетчика D5 через 5 мин устанавливается уровень лог.'Т, а на остальных выходах - уровни лог."0". Каждый последующий положительный перепад на счетном входе смещает уровень лог. «1» на следующий выход, а на его месте устанавливается уровень лог. «0». Так продолжается до тех пор, пока положительный перепад с одного из выходов счетчика не поступит через переключатель «Время процедуры» на счетный вход триггера D6.2, который переключается в состояние лог. «1». Тем самым блокируется работа счетчиков D3, D5, и происходит установка их в исходное нулевое состояние.
Индукторы L1 и L2 (блоки 6 и 7, рис. 2) представляют собой выносные катушки, которые через разъем соединены с выходами усилителей мощности и обеспечивают индукцию электромагнитного поля от 0 до 30 мТл.
Проведенный комплекс технических и клинических испытаний в физиотерапевтических отделениях разных клиник позволяет сделать заключение о высокой эффективности магнитостимулятора при лечении широкого класса заболеваний. Отсутствие побочных эффектов и противопоказаний к использованию магнитотерапии в клинической практике, низкая стоимость эксплуатации аппарата, отсутствие расходуемых материалов, высокая степень электробезопасности, отсутствие непосредственного контакта с телом пациента и, следовательно, исключение возможности переноса инфекций обусловливают широкие перспективы развития данного направления физиотерапии. Литература
1. Самосюк И.З., Фисенко Л.И., Чухраев Н.В., Ужов С.А., Шимко Г.Е. Электропунктурная диагностика. Вып. 1.- К.: АО Укрпрофздравница, 1997.-206с.
2. Применение искусственных магнитных полей в экспериментальной и клинической медицине. Ч. 1. Механизмы воздействия и ответные реакции живого организма.: Обзоры по электронной технике. Электроника СВЧ / Ю.М. Райгород-ский, В.Ф. Горяинов, Ю.А. Кудрин и др. - М.: ЦНИИ Электроника, 1987. Вып.4 (1249).
3. Самосюк И.З., Чухраев Н.В., Шимков Г.Е., Бицон А.В. Терапия электромагнитными волнами миллиметрового диапазона. Вып. 1.2.-К.: НМЦ Медицинские инновационные технологии, 1999 .- 216с.
