ЛАЗЕРНОЕ МЕДИЦИНСКОЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к лазерным устройствам для локализованного терапевтического лечения и оперативного воздействия лазерным излучением заболеваний и аномалий биологических тканей.
Уровень данной области техники характеризует лазерное медицинское устройство, описанное в патенте RU 2172190, А61N 5/06, 2001 г., которое содержит микропроцессорный блок управления, связанный с блоком питания и оптическим блоком, который включает полупроводниковые лазерные источники, излучающие в видимой и инфракрасной областях спектра.
Световоды от лазерных источников, являющиеся составляющими оптического узла юстировки волоконно-оптического преобразователя, сведены в одно волокно, выполненное в виде плотного цилиндра с полированным дистальным торцем, который выходом подключен к сменному волоконно-оптическому инструменту, имеющему световод диаметром 200-400 мкм.
Мощность полупроводниковых лазерных источников, излучающих в видимой области, не превышает 5 Вт, а мощность полупроводниковых лазерных источников, излучающих в инфракрасной области спектра, не превышает 25 Вт.
Устройство может быть использовано для воздействия лазерным излучением при различных режимах работы в хирургии, при термовоздействиях, в терапии, в том числе фотодинамической терапии.
Недостатком описанного устройства является недостаточная эффективность лазерного воздействия и продолжительность операции из-за того, что в нем не предусмотрен чувствительный термоэлемент диагностирования месторасположения пораженного участка биоткани, имеющего повышенную температуру, с целью направленного лазерного излучения.
Отмеченный недостаток устранен в устройстве для лечения злокачественных опухолей по патенту RU 2297858, А61N 5/067, 2007 г., который по существу и числу совпадающих признаков выбран в качестве ближайшего аналога предложенному лазерному медицинскому устройству.
Известное устройство предназначено для применения в оториноларингологии, гастроэнтерологии, рефлексотерапии, ортопедии и травмотологии, для диагностики патологии и точного определения места локализации пораженных клеток в котором используется встроенный в инструментальный наконечник температурный сенсор (преобразователь), коммутирующийся с микропроцессором.
С микропроцессором связан оптический блок, включающий два излучателя, генерирующих лазерное излучение в видимом диапазоне и ближней инфракрасной области оптического диапазона, подведенных через разъем преобразователя к волоконно-оптическому световоду.
Устройство оснащено дисплеем, блоком ввода данных и портом программирования по контролируемым параметрам в режиме реального времени за счет совмещения эндоскопа с температурным сенсором, связанных через процессор с видиоконтрольным монитором.
Однако, недостатком известного устройства является неудовлетворительная функциональная надежность по причине отсутствия в структуре элемента объективного контроля ввода мощности лазерного излучения непосредственно в обрабатываемую ткань. Кроме того, целесообразно наличие в устройстве возможности активного управления процессом ввода мощности лазерной энергии в процессе контролируемого воздействия на пораженный участок биоткани.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности лазерного медицинского устройства и расширение его технологических возможностей.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном лазерном медицинском устройстве, содержащем связанные между собой микропроцессор управления, соединенный с преобразователем, и оптический блок, имеющий два излучателя, генерирующих лазерное излучение, соответственно в видимом и инфракрасном диапазонах оптического спектра, к дистальному торцу общего оптоволокна которых подключен сменный инструмент, при этом микропроцессор оснащен блоками индикации и ручного регулирования параметров излучения, по предложению авторов, преобразователь выполнен в виде конического рассеивателя с диффузным отражением стенок, который с микропроцессором коммутируется посредством встроенного в основание фотодиода и оснащен разъемом крепления дистального конца оптоволокна для контроля мощности лазерного излучения.
Отличительные признаки за счет применения фотоэлектрического метода активного измерения мощности лазерного излучения в волоконном инструменте посредством диффузионного рассеивателя, обеспечивающего обратную связь управления, позволили расширить технологические возможности оперативного воздействия на биоткани пациентов при повышении функциональной надежности устройства в целом.
В предложенном устройстве осуществляется активный контроль качества транспортировки лазерного излучения до цели воздействия, по результатам которого регулируется его мощность до заданного уровня, компенсируя, в частности, потери на технологические загрязнения рабочей поверхности инструмента, возможные деформации или нарушения механической целостности оптоволокна.
Подключение преобразователя непосредственно к оптоволокну позволяет в реальном времени активно контролировать заданный уровень мощности лазерного излучения, подаваемого к обрабатываемому биологическому объекту и опосредованно целостность волоконных оптоволокна и концевого инструмента.
Выполнение преобразователя в виде конусного рассеивателя с внутренним
покрытием стенок, имеющим диффузионный коэффициент отражения, обеспечивает передачу информации без потерь при произвольном расположении передатчика и приемника лазерного излучения в основании конуса.
Это упрощает конструкцию преобразователя и устройства в целом, снижает потребительскую стоимость изделия, в котором юстировка осуществляется без линз при равномерном распределении лазерной энергии по поверхности конического преобразователя.
Использование в преобразователе приемника лазерного излучения в виде фотодиода обосновано его функциональностью, тем, что он автоматически измеряет световой поток, замещаемый мощностью постоянного тока, значение которого поступает через микропроцессор на блок индикации.
Оснащение излучающего оптоволокна отводом, который подсоединен к преобразователю, позволяет осуществлять активный контроль мощности лазерного излучения, генерируемого оптическим блоком: измерять мощность излучения посредством фотодиода преобразователя, визуализировать показания на дисплее микропроцессора и соответственно изменять уровень мощности посредством блока регулирования.
Описанная схема обратной связи устройства позволяет в соответствии с данными блока индикации активно регулировать мощность в заданных пределах соответственно в оптоволокне и рабочем инструменте, оптимальную для конкретного вида выбранной операции медицинского назначения.
Цанговый разъем преобразователя обеспечивает оперативное подключение в схему обратной связи устройства излучающего оптоволокна для непосредственного измерения мощности, передаваемого в инструмент во время воздействия на биоткань и при межоперационной настройки устройства.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их устойчивое единство является достаточным для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по лазерной технике, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного производства лазерных медицинских устройств, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображены:
на фиг.1 - блок-схема предложенного устройства;
на фиг.2 - преобразователь.
Лазерное медицинское устройство содержит микропроцессор 1 управления и оптический блок 2, подключенные к блоку 3 питания.
Оптический блок 2 включает два лазерных излучателя 4 и 5, выполненных в виде полупроводниковых лазерных диодов, генерирующих излучение соответственно в видимом диапазоне (0,53-0,67 мкм) и в инфракрасном
диапазоне (0,97-1,56 мкм) спектра длин волн.
Лазерные излучатели 4, 5 с блоком 3 питания связаны через блок 6 буферного управления, который соединен с выходом микропроцессора 1 для обеспечения непрерывного и импульсного(широтно-импульсная модуляция или меандр) режима работы при автономном и совместном функционировании излучателей 4, 5, согласно программно-аппаратурному регламенту.
Выходы лазерных преобразователей 4 и 5 сведены в волоконно-оптическом преобразователе 7 и через его оптический разъем 8 связаны со световодом 9 (оптоволокном), на дистальном конце которого смонтирован сменный лазерный инструмент 10, посредством которого осуществляется доставка излучения в биоткань для терапевтического лечения или оперативных воздействий.
Оптический разъем 8 служит для адаптивной передачи лазерного излучения мощностью до 30 Вт от оптического блока 2 со световодом 9 диаметром 200 мкм к сменному волоконному инструменту 10 диаметром не менее 400 мкм при минимальной потере мощности.
К одному из входов микропроцессора 1 подключен преобразователь 11, с которым возможно коммутировать дистальный конец оптоволокна 9 для измерения мощности лазерного излучения, с целью контроля соответствия заданному уровню и регулирования в случае необходимости.
Преобразователь 11 (фиг.2) выполнен в форме конуса с диффузионным отражением стенок, что позволяет без аксиальной юстировки и рассеивающих линз точно измерять мощность излучаемой энергии.
В основании конического преобразователя 11 смонтированы цанговый зажим 12 для установки торца оптоволокна 9, а также фотодиод 13 (приемник), укрепленный в держателе 14.
Фотодиод 13 соединен с одним из входов микропроцессора 1, который связан с блоком 15 индикации (дисплей) и блоком 16 ручного управления.
Функционирует предложенное лазерное медицинское устройство следующим образом.
После включения блока 3 питания (50-60 Гц, 220 В, 1А) с блока 16 проводят установку требуемых режимов и параметров излучения.
При этом в устройстве настраиваются: мощность рабочего лазерного излучения, мощность пилотного лазера, непрерывный/импульсный режим рабочего излучения, параметры импульсов.
Для наведения рабочего лазерного излучения на обрабатываемую область биоткани применяется маломощный прицельный лазер с длиной волны 0,53 мкм. Зеленое излучение прицельного лазера распространяется по световоду 9 также как и невидимое инфракрасное излучение, при этом размер и форма пятна совпадают.
Поскольку устройство имеет излучатель 4 видимого диапазона длины волны, то проведение лечебной процедуры инфракрасным излучателем 5 сопровождается визуализацией зоны воздействия излучением с длиной волны 0,97-1,06 мкм.
Кроме того, поскольку лазерное облучение в видимом диапазоне длин волн само по себе оказывает лечебное воздействие, то процедура, по сути дела, проводится сразу на двух длинах волн при различных параметрах излучения в инфракрасном и видимом диапазонах, что расширяет технологические возможности и эффективность воздействия на биоткань.
Генерируемое каждым лазерным излучателем 4, 5 излучение с помощью волоконно-оптического преобразователя 7 сводится воедино в общее оптоволокно 9 и далее - в инструмент 10.
Для межоперационного контроля и регулирования мощности лазерного излучения дистальный конец оптоволокна 9 устанавливают в зажим 12 преобразователя 11. При этом излучение оптоволокна 9 подается в преобразователь 11, в котором посредством фотодиода 13 измеряется его мощность, визуализируемая на дисплее 15 микропроцессора 1.
По результатам измерения мощности лазерного излучения осуществляют косвенный контроль лазерного излучения инструментом 10 в биоткань и активно изменяют величину лазерного изучения торцом оптоволокна 9 до номинала посредством блока 15 вручную.
Воздействие на биоткань в работе устройства осуществляется либо дистанционно через инструмент 10, либо при непосредственном контакте оптоволокна 9 с биотканью, когда воздействие осуществляется не только излучением, но и раскаленным концом оптоволокна 9, что неизбежно приводит к его обгоранию и снижению интенсивности светового потока.
При выходе мощности рабочего лазерного излучения на 20% от установленного номинала в микропроцессоре 1 вырабатывается звуковой сигнал частотой 50-100 Гц с уровнем звука более 45 дБ, свидетельствующий о необходимости скорректировать мощность лазерного излучения по вышеописанному или чистить подгоревший, загрязненный торец дистального конца оптоволокна 9, или заменить его в случае потери целостности.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает объективность ввода предписанной мощности лазерного излучения в обрабатываемую биоткань.
Опытный образец прибора на базе предложенного лазерного медицинского устройства прошел клинические испытания, в результате чего рекомендован для сертификации и промышленного серийного выпуска.
Испытаниями определена практическая целесообразность медицинское применение лазерного излучения различных длин волн:
0,97 мкм - общая хирургия, кожно-пластическая, лапаро- и эндоскопическая области хирургии в онкологии, гинекологии, урологии, при лечении ЛОР-заболеваний, в дерматологии и сосудистой хирургии, артроскопии, стоматологии, косметологии;
1,06 мкм - для лечения методами интерстициальной термотерапии, гипертермии в онкологии и дерматологии, общей хирургии, низкоинтенсивной лазерной терапии;
1,56 мкм - сердечно-сосудистая хирургия (реваскуляризация миокарда),
ЛОР-хирургия, общая хирургия;
0,67 мкм - низкоинтенсивная лазерная терапия, фотодинамическая терапия (онкология, дерматология, иммунология);
0,53 мкм - низкоинтенсивная лазерная терапия (дерматология, косметология, иммунология).
Предложенное устройство предназначено для использования в хирурги и терапии заболеваний и деградации:
- ЛОР (папилломатозы, небные дужки, миндалины, uvale, кисты, риниты, хронический и гнойный гайморит, полипозы носа, уха; заболевания околоносовых пазух с бронхиальной астмой, поливалентной медикаментозной аллергией и поллинозом);
- онкология (непальпируемые опухоли щитовидной железы, нефробластомы почек, забрюшинные нейроблостомы, гепатобластомы, эндобронхиальные злокачественные опухоли с нарушением вентиляции, аденома сегментного бронха, доброкачественные опухоли кожи, базальноклеточный рак кожи, полипы желудка, заболевания языка, губы, ротовой полости, шейки матки, половых органов);
- гинекология (доброкачественные новообразования эндометрия, трубно-перитонеальная форма бесплодия, внутриматочные синехии, кандиломы, лейкоплакии вульвы и эрозии шейки матки);
- дерматология (келлоидные рубцы, бородавки, гиперкератозы, ороговевающие папилломы, гемангиомы и сосудистые дисплазии, полная ликвидация «сосудистых звездочек»);
- эндоскопия (воспалительные предопухолевые заболевания желудочно-кишечного тракта и дыхательной системы, остеохондроз, грыжи межпозвоночного диска до 12 мм, протрузии, невралгии тройничного нерва);
- артроскопия (дегенеративно-дистрофические поражения, хондропластика, менискэтомия, киста мениска, рассекающий остеохондрит).