Заживитель ран

Тактическая роль солдата и стоимость его подготовки постоянно растут. Перед современным командованием неизбежно возникает проблема пополнения живой силы за счёт возвращения в строй максимального числа раненых. Учёные предложили военным новое решение: портативный полевой детектор, позволяющий добиться свёртывания крови посредством ультразвука.

Большинство операций последнего времени, связанных с серьёзными потерями, велись в условиях плотной застройки. В городе несколько усложняются вопросы медицинского обеспечения. Как, например, в уличной бойне, где каждый лишний шаг может вывести на линию огня, организовать эвакуацию? Непросто, особенно если гражданское население тоже относится к войскам достаточно негативно.
[cut]В то же время процент безвозвратных потерь в результате неоказания своевременной медицинской помощи – достаточно серьёзная цифра. Например, согласно официальным данным Министерства обороны США (DoD), с момента вторжения в Ирак (в 2003-м) по сентябрь 2008 года включительно число погибших в ходе боевых действий составило 3376 человек, и около четверти из них – в результате ранений.

Геморрагический шок – состояние, связанное с острой кровопотерей. К тяжёлому шоку приводит потеря более литра или 25% всей крови (у взрослого мужчины весом 70 килограммов объём крови составляет около 4,9 литра). Обратимый шок характеризуется следующими симптомами: запустевают подкожные вены, ощущается похолодание конечностей. При необратимом шоке (кровопотеря более 50%) происходит резкое падение жизненных функций, растёт пульс, а потом раненый теряет сознание (фото с сайта bagnewsnotes.typepad.com).

Одна из распространённых причин потерь – внутреннее кровотечение, зачастую даже более опасное для жизни, чем открытая рана. При самом худшем раскладе оно может привести к необратимому геморрагическому шоку буквально за минуты. Но даже если травма не очень сильная, кровопотерю необходимо остановить в течение нескольких часов, в противном случае риск летального исхода резко возрастает.
Соответственно, военным было необходимо устройство, которое позволило бы, с одной стороны, быстро диагностировать внутреннее кровотечение, а с другой, не менее быстро его остановить. Заказчиком такого девайса выступило агентство DARPA, а проект получил кодовое название "Акустическая коагуляция внутреннего кровотечения" (Deep Bleeder Acoustic Coagulation – DBAC).

Сверхвысокочастотные звуковые колебания используются во многих медицинских приложениях – во всем известном УЗИ, например (иллюстрация DARPA).

Первоначально борьбу вели несколько групп разработчиков. Так, ещё в 2006 году специалисты из американского подразделения Philips Research и лаборатории прикладной физики университета Вашингтона (APL) представили свой прототип "ультразвукового жгута" (ultrasound tourniquet).
Однако в конце сентября нынешнего года военные объявили о заключении контракта с другим консорциумом – в составе компании Siemens, Техасского сельскохозяйственно-механического университета (Texas A&M University) и всё той же лаборатории APL.
Новый "полуавтоматический ультразвуковой манжет" DBAC предназначен для "нейтрализации негативных последствий ранения конечностей" и может быть наложен самостоятельно, причём чуть ли не под огнём противника. Хм-м-м... Лечим кровотечение высокими частотами? Звучит интригующе.

Тысячи обёрнутых вокруг определённой части тела ячеек образуют что-то вроде антенной решётки, только излучающей не электромагнитные волны, а ультразвук (иллюстрация DARPA).

На самом деле исследования в области воздействия ультразвуком (high intensity focused ultrasound) ведутся уже не первый год. В том числе – для бесконтактной хирургии.
В 2001-м даже было создано Международное общество терапевтического ультразвука (International Society for Therapeutic Ultrasound — ISTU), на конференциях которого учёные обсуждают последние достижения в области лечения опухолей, сердечных заболеваний и даже коррекции фигуры с помощью интенсивной акустической волны.
А дело тут вот в чём. Путём фокусировки ультразвука можно добиться локального нагрева внутренних тканей до температуры, достаточной для свертывания крови. Причём без перегрева "ненужных" органов и клеток: вблизи источника излучения интенсивность волны достаточно низкая, так что они не повреждаются. Этот же принцип использован в DBAC.

эффект Доплера тоже присутствует: у приближающегося автомобиля с включённой сиреной, к примеру, высота звука будет выше, чем когда он поравняется с вами, – тогда сигнал будет более глухим (иллюстрация DARPA)." ljaddtriggersobjectstatus="mouseout" / >

Кстати, в повседневной жизни эффект Доплера тоже присутствует: у приближающегося автомобиля с включённой сиреной, к примеру, высота звука будет выше, чем когда он поравняется с вами, – тогда сигнал будет более глухим (иллюстрация DARPA).

Но чтобы реализовать на практике эти замечательные свойства сверхвысокочастотных упругих волн, необходимо решить другой вопрос: как провести диагностику – неспециалисту и в буквальном смысле "на коленке".
Для этого разработчики использовали эффект Доплера, то есть изменение частоты и длины волны, вызванное движением источника. Астрофизики с помощью этого явления определяют скорость движения и температуру далёких звёзд, но и в физиологии ему нашли применение: скорость крови можно определить по рассеянию ультразвука в неоднородностях внутренних тканей.
Обёрнутый вокруг повреждённой конечности манжет, напоминающий измеритель давления, "обстреливает" организм ультразвуковыми импульсами – максимальное смещение частоты должно сигнализировать о точке кровоизлияния, которую прибор тут же локализует.

В фокальной области интенсивность "облучения" резко возрастает, и нагрев за счёт поглощения волны достаточен для быстрого теплового разрушения белков (иллюстрация DARPA).

После этого и происходит фокусировка излучения с нагревом тканей и свёртыванием крови. А это позволяет обеспечить дополнительное время для эвакуации – жизненно важное в боевой обстановке.
DARPA ожидает, что рабочий прототип "заживлятеля" появится через 18 месяцев, но отдельные его функции, в том числе ультразвуковая коагуляция, уже были опробованы военными в лабораторных условиях. [/cut]