​Радиофизики ТГУ улучшают методику лечения обмороженных конечностей с помощью слабого СВЧ-излучения. Они проводят эксперименты на фантомах – моделях отдельных частей человеческого тела. Учёные планируют учесть неоднородность структуры отогреваемой конечности (кожно-жировой слой, мышцы, костные ткани), это поможет уточнить режимы отогрева, улучшить терапию и уменьшить или совсем исключить вероятность ампутации частей тела, пострадавших от обморожения. 

Методику и прибор для лечения обмороженных конечностей разрабатывает команда учёных под руководством профессора Григория Дунаевского на кафедре радиоэлектроники РФФ ТГУ и в лаборатории электроники СФТИ. Курирующим врачом является доктор медицинских наук, профессор Евгений Гаврилин.

– Для отработки методики мы проводим численные модельные эксперименты, а также физические эксперименты на фантомах – натурных моделях человеческих конечностей, – рассказал Григорий Дунаевский. – Тонкостенные цилиндры из полипропилена мы наполняем веществом, близким по электрическим и тепловым свойствам мышцам человека, и прогреваем содержимое при помощи слабого СВЧ-поля. Делается это для изучения внутренней структуры теплового поля и чтобы исключить локальный недогрев или перегрев объекта.

По словам учёного, они достаточно долго перебирали материалы для наполнения фантомов, измеряли их свойства.

– Мы начали с физраствора, но у него очень быстрая тепловая конвекция, поэтому теплоперенос происходит настолько быстро, что мы не могли зафиксировать неоднородности температур в отогреваемом объеме, – рассказал Григорий Дунаевский. – Пробовали загустить физраствор желатином, но он при нагревании снова становится жидким, и весь эффект торможения теплопереноса уходит. Перепробовали много вариантов наполнителей, вплоть до манной крупы. Теплоперенос замедлить удалось, но в итоге состав на основе физраствора оказался все же далековат по электрическим свойствам от человеческой ткани.

Учёный добавил, что поиски оптимального наполнителя продолжаются, а пока команда решила для наполнения фантома использовать диспергированное мясо свиньи (фарш). Он и по радиоволновым, и по тепловым параметрам близок к мышечной ткани человека, в нем нет быстрой теплопередачи, и с помощью погружных датчиков можно детально исследовать распределение температуры при различных режимах микроволнового нагрева.

Следующий шаг – учёные выявят, как влияет неоднородная структура конечности человека, состоящей не только из мышечных, но и кожно-жировых и костных тканей, на динамику микроволнового прогрева конечности. Помимо фантома, моделирующего мышцы человека, радиофизикам предстоит создать фантом кости, который близок к ней по электрическим и тепловым свойствам, ведь внутри кости присутствуют сосуды, которые также следует «открыть» микроволновым отогревом. При этом наполнитель фантома, моделирующего кость, должен позволить измерять распределение температуры в его объеме.

Параллельно в группе идет подготовка к проведению экспериментов не с цилиндрическими фантомами, а с использованием конечностей тонкостенных пластиковых манекенов, так как они больше соответствуют реальной конфигурации рук и ног человека. Это поможет более детально исследовать создаваемое микроволновым нагревом распределение теплового поля в их различных участках (голенях, стопах, ладонях, пальцах) и отрабатывать наиболее «мягкие» режимы отогрева.

Учёные получили уже пятый патент в рамках своего проекта. Первые четыре защищали предложенный способ лечения обморожений микроволновыми полями и первые варианты устройств, этот способ реализующих. При последней модернизации радиофизики сделали СВЧ-излучение более равномерным, чтобы переохлажденная конечность одинаково прогревалась по всему объему. Также они предложили одновременно с СВЧ-прогревом принудительно охлаждать верхний слой кожи, чтобы сначала раскрывались глубинные сосуды, а уже затем — поверхностные.

Напомним, что на данный момент это единственное в мире устройство, созданное для лечения глубоких обморожений. Проект поддержан Научным фондом ТГУ им. Д.И. Менделеева.

В 2018 году радиофизики получили разрешение от комитета по биоэтике ТГУ на работу с добровольцами, чтобы испытать созданную установку и методику лечения. Экспериментов предстоит провести очень много, так как и степени обморожений, и их размеры отличаются существенно от случая к случаю. Сейчас прибор расположен в медсанчасти №2 Томска, нескольким пациентам которой, с их согласия, прошлой зимой уже оказана неотложная помощь с применением новой методики. Результаты были успешными, за исключением тех случаев, когда пациенты самостоятельно пытались отогреть отморожения, а уже потом обратились за помощью: внешний отогрев приводит к преждевременному открыванию внешних сосудов, при закрытых внутренних наступает тромбообразование и некроз, и эти процессы, увы, необратимы. Вот почему при глубоких обморожениях так важна термоизоляция, а внешний нагрев, наоборот, противопоказан.

Источники

Радиофизики учтут влияние костей при лечении обмороженных конечностей
Томский государственный университет (tsu.ru), 20/11/2019

Похожие новости

  • 15/05/2019

    Аспирантка ТПУ представила нательные электронные сенсоры из оксида графена на конкурсе U-NOVUS

    ​В Томске в рамках форума U-NOVUS-2019 прошел очный этап конкурса разработок молодых ученых. На нем в Доме ученых свои проекты презентовали студенты, аспиранты и научные сотрудники вузов региона. Томский политехнический университет представила аспирантка Анна Липовка.
    640
  • 27/07/2016

    Российская передовая разработка для эстетической медицины

    ​Имея развитую сеть клиник и отделений эстетической медицины и косметологии, наша страна, к сожалению, располагает в этой сфере по большей части иностранным оборудованием.  Сегодня самые различные зарубежные фирмы "кормятся" в России, поставляя целые линии аппаратов.
    1071
  • 16/08/2016

    На реакторе ТПУ будут производить изотопы лютеция для лечения злокачественных опухолей

    ​На исследовательском реакторе Томского политехнического университета планируется запустить линию по производству лютеция-177 с небольшим содержанием лютеция-178. Эти изотопы станут основой радиофармпрепаратов для лучевой терапии злокачественных опухолей.
    1392
  • 07/05/2019

    Томская студентка разрабатывает аппарат для постоперационного лечения рака

    ​Студентка Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), участница программы УМНИК Алена Анищенко разрабатывает устройство для нагрева тканезамещающих имплантатов, использующихся в лечении злокачественных новообразований.
    558
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    307
  • 31/03/2017

    Разработка томских ученых поможет создать более дешевое оборудование для лучевой терапии

    ​Аспирантка кафедры прикладной физики Физико-технического института ТПУ Ангелина Красных, ставшая победительницей конкурса «УМНИК-2016» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, занимается разработкой метода формирования электронных пучков, используемых в медицине, в частности при проведении лучевой терапии для борьбы с онкозаболеваниями.
    1088
  • 04/02/2016

    Томские ученые разработали новую стратегию лечения рака

    ​​​​Ученые разработали наноразмерные агенты, которые заставляют голодать раковые клетки, что приводит к замедлению их роста и развития, сообщает пресс-служба Томского политехнического университета (ТПУ).
    2834
  • 22/06/2017

    В ТПУ создали технологию безотходного производства изотопов для диагностики рака

    Ученые Томского политехнического университета разработали генераторы технеция-99м, позволяющие получать один из самых востребованных радиоактивных изотопов в ядерной медицине без отходов. Благодаря созданной технологии дорогостоящее сырье (молибден-98) можно регенерировать и использовать повторно.
    1113
  • 09/08/2019

    От Титана до раковой клетки: какие открытия готовят биофотоники ТГУ

    ​Первых специалистов по биофотонике выпустил Томский госуниверситет (ТГУ), возможно, они будут участвовать в главных научных открытиях ближайшего будущего. Ведь именно в биофизике их пророчат особенно много.
    194
  • 13/08/2018

    Томские ученые знают, как «захватить» наномир

    ​Пока мировое сообщество пытается узнать, что таят в себе морские глубины необъятного Мирового океана и бесконечное космическое пространство, зарубежные ученые Томского политехнического университета — профессора Рауль Родригес и Евгения Сергеевна Шеремет — пытаются «захватить» наномир и контролировать отдельные молекулы.
    701