АППАРАТ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностики и физиотерапевтического воздействия лазерным излучением на внутренние и внешние ткани биологического объекта.
Известны полупроводниковые двухканальные лазерные терапевтические аппараты на арсениде галлия (Узор-2К, Улан-ВL-20, Узор-А-2К, Узор-2К-Супер, Улей-2К, Улей-Спорт, Улей-2К-Урат и другие). Лазерные аппараты предназначены для лазерной и магнито-лазерной терапии в различных областях экспериментальной и практической медицины: в кардиологии, стоматологии, фтизиатрии, гинекологии, ЛОР и т.д. Аппараты сертифицированы, снабжены расширенными «Методическими рекомендациями по клиническому применению полупроводниковых двухканальных лазерных терапевтических аппаратов на арсениде галлия (длина волны 0.89 мкм) (Узор-2К, Улей-2К, Улей-Спорт, Улей-2К-Урат и других)» с таблицами расчета доз, утверждены Минздравом РФ за №10-11/141 (1).
Однако в методических пособиях, прилагаемых к аппаратам, даны среднестатистические, ориентировочные дозы, наиболее вероятные для достижения положительного лечебного эффекта. Расчет параметров и режимов лазерного облучения, проводимый по предлагаемым таблицам и формулам, приведенным в (1), предполагает сложные многочисленные арифметические действия, что занимает у медперсонала много времени. Кроме того, неизбежное изменение оптических свойств тканей биологических объектов в процессе лечения практически лишает врача возможности выбирать наиболее эффективную лечебную дозу облучения. При отсутствии возможности коррекции параметров излучения методом биофотометрии лазерная терапия строится эмпирически, без индивидуального подхода и проводится обычно значительно большим количеством процедур, чем это необходимо.
Известен также лазерный аппарат со встроенным биофотометром (2). Такой аппарат позволяет дозировать лазерное воздействие на основе определения коэффициента отражения (поглощения) биообъекта. Известность параметров патологического очага и излучателей позволяют вычислить величину энергии, поглощенной биообъектом, за время облучения (экспозиции), т.е. уточнить дозировку облучения биообъекта.
К недостаткам этого аппарата следует отнести недостаточные функциональные возможности: расчет параметров и режимов лазерного облучения также осуществляется по таблицам и формулам, приведенным в (1), что ведет к большой затрате времени медперсонала. Необходимость ежедневных изменений параметров облучения в соответствии с показателями биофотометра в условиях отсутствия автоматизированной системы расчетов и связи с внешним компьютером, ограничивает широкое применение этого аппарата в практической медицине.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности регулировки параметров и режимов лазерного излучения при снижении времени расчета в зависимости от индивидуальных физиологических и биологических особенностей биологического объекта, что в свою очередь позволяет моделировать процесс лечения и повысить эффективность лечения.
Для достижения технического результата предложен аппарат для диагностики и лазерной терапии, содержащий лазерный аппарат, биофотометр, эталонный образец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит программно-технический комплекс, включающий первый блок сбора информации и второй блок сбора информации, блок расчета и обработки информации, блок вывода информации, при этом вход биофотометра соединен с выходом эталонного образца, выходы биофотометра соединены с входами модуля параметров первого и второго блоков сбора информации, выход лазерного аппарата соединен с входами модулей режимов первого и второго блоков сбора информации, с входами модуля параметров первого и второго блоков сбора информации, другой выход лазерного аппарата предназначенный для непосредственного воздействия излучения на биологический объект, который посредством датчиков контактирует со входом биофотометра с обеспечением возможности внесения исходных параметров биологического объекта в модули режимов первого и второго блоков сбора информации и модули параметров первого и второго блоков сбора информации, все выходы первого и второго блоков сбора информации соединены с входами блока расчета и обработки
информации, выход которого соединен с входом блока вывода информации, выходы блока вывода информации соединены с входом лазерного аппарата и выходами модулей режимов первого блока сбора информации и второго блока сбора информации с обеспечением возможности отображения информационного потока, характеризующего показатели воздействующего на биологический объект излучения.
Заявляемый аппарат для диагностики и лазерной терапии позволяет определять достоверные оптимальные индивидуальные параметры режимов лечения больного с учетом его индивидуальных особенностей, моделировать мониторинг лечения, сократить время расчета параметров и режимов в 3-5 раз.
Аппарат для диагностики и лазерной терапии позволяет модернизировать лазерное оборудование, расширить функциональные возможности лазерной терапии и может быть использован в клинической практике в различных областях медицины при комплексном лечении (в сочетании с медикаментозной терапией), комбинированном (в сочетании с другими физическими факторами) и самостоятельно (монотерапия лазерным излучением).
На схеме представлен аппарат для диагностики и лазерной терапии. Аппарат для диагностики и лазерной терапии содержит лазерный аппарат 1, биофотометр 2, эталонный образец 3, программно-технический комплекс 4, включающий первый блок сбора информации 5 и второй блок сбора информации 6 блок расчета и обработки информации 7, блок вывода информации 8. При этом вход биофотометра 2 соединен с выходом эталонного образца 3, выходы биофотометра 2 соединены с входами модулей параметров 9, 10 первого и второго блоков сбора информации, выход лазерного аппарата соединен с входами модулей режимов 12, 13 первого и второго блоков сбора информации, с входами модулей параметров 19, 20, 21, 22 первого и второго блоков сбора информации, другой выход лазерного аппарата предназначенный для непосредственного воздействия излучения на биологический объект 11, который посредством датчиков контактирует со входом биофотометра с обеспечением возможности внесения исходных параметров биологического объекта в модули режимов 12, 13 первого и второго блоков сбора информации соответственно и модули параметров 21, 22 первого и второго блоков сбора информации соответственно, все выходы первого и второго блоков сбора информации соединены с входами блока расчета и обработки информации 7, выход которого соединен с входом блока вывода информации 8, выходы блока вывода информации 8 соединены с управляющим входом лазерного аппарата 1 и выходами модулей режимов 12, 13 первого блока сбора информации и второго блока сбора
информации соответственно и с обеспечением возможности отображения информационного потока, характеризующего показатели воздействующего на биологический объект излучения.
БСИ 1 и 2 включает в себя различные устройства и датчики параметров, в частности он содержит блок памяти ПЗУ для запоминания и хранения показателей и параметров лазерного аппарата, биологического объекта, биофотометра, эталона.
Блок расчета и обработки информации может быть реализован на основе известного микропроцессора (микроЭВМ), интерфейсная шина которого является системной шиной устройства, подключенной к блокам сбора информации для извлечения сохраненных в них параметров. Также на системную шину подключены модули постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), хранящие программу управления - алгоритм расчета режимов и параметров лазерного аппарата.
Блок вывода информации включает в себя монитор с подключенным к нему пультом управления и является устройством согласования и отображения информации - полученных параметров биологического объекта и рассчитанных режимов и параметров работы лазерного устройства.
Биофотометр, например, УНИК-1 реализуется в виде измерительной головки, состоящей из интегрирующей сферы с проходящей через нее системой передачи излучения (световоды) и находящимся в ней фотоприемником, который подводят контактно к биологическому объекту и эталону. Излучение от источника по системе передачи попадает на биологический объект и эталон, отразившись от них, попадает во входное отверстие интегрирующей сферы, после чего интегрированное излучение попадает на фотоприемник, далее блок отображения выводит значение светового потока Ф (фототоки очага).
Устройство работает следующим образом.
Сигнал от лазерного аппарата 1 поступает в модуль режимов 12 блока 5 сбора информации БСИ-1, состоящую из подмодулей 14, 15, в модуль режимов 13 блока 6 сбора информации БСИ-2, состоящую из подмодулей 16, 17, 18, в модули параметров 19 и 20 БСИ-1, в модули параметров 21 и 22 БСИ-2 и на биологический объект 11. Сигнал от биологического объекта 11 поступает на модуль режимов 12 БСИ-1 и модуль режимов 13 БСИ-2, в модуль параметров 19 БСИ-1 и в модуль параметров 22 БСИ-2, а также на биофотометр 2. В биофотометр поступает также сигнал от эталона 3.
Выходы биофотометра 2 соединены с входами модулей режимов 9 и 10 БСИ-1 и БСИ-2 соответственно. Все выходы блоков 5, 6 сбора информации БСИ-1 и БСИ-2 соединены с входом блока расчета и обработки информации 7, выход которого соединен с блоком вывода информации 8. Выходы блока вывода информации 8 соединены с входами лазерного аппарата 1, модулей режимов 12 и 13 БСИ-1 и БСИ-2 соответственно с обеспечением возможности отображения информационного потока, характеризующего показатели воздействующего на биологический объект излучения.
Для расчета параметров и режимов лазерного излучения создан комплекс программ. После обработки показателей биофотометра 2, исходных данных биологического объекта 11 и лазерного аппарата 1 проводится расчет режимов лазерного излучения с учетом следующих параметров: поглощенная доза энергии, время экспозиции, глубина расположения патологического очага, мощность излучения на глубине, коэффициент отражения от биоткани опухоли, частота следования импульсов излучения, длительность лазерного импульса, площадь воздействия на поверхность биоткани. В ходе реализации расчетов может быть получено два типа информации: индивидуальные параметры лазерного облучения, которые вводятся на лазерный аппарат для непосредственного воздействия на биологический объект, и показатели, характеризующие параметры получаемого биологическим объектом лазерного излучения.
Пример. Определение времени экспозиции при импульсном лазерном облучении на патологический очаг осуществляется следующим образом. Время экспозиции Т может быть рассчитано по следующей зависимости:
.
Nх•(1-р(X))-^т
2
где Wпогл. - задаваемая поглощенная доза энергии (Дж/см);
2
S - площадь воздействия на поверхность биоткани (см);
Н - глубина расположения патологического очага (см);
Nх - мощность излучения на глубине (Вт);
р(λ) - коэффициент отражения облучаемого очага;
f - частота следования импульсов излучения (Гц);
τ - длительность лазерного импульса по уровню 0,5 (с);
При этом определенные параметры - спектральный коэффициент отражения р(λ) и мощность излучения на глубине Nх - требуют дополнительных расчетов с использованием формул, содержащих, в том числе функцию экспоненты.
0
0
Значение коэффициента отражения очага для биологического объекта р определяют путем измерения светового потока Ф от биологического объекта и Ф от эталонного образца с известным коэффициентом отражения р:
где: р - коэффициент отражения патологического очага;
0
р - коэффициент отражения эталона;
Ф - фототоки патологического очага;
0
Ф - фототоки эталона. Для измерения фототоков используется биофотометр. Расчет мощности излучения на глубине проводится по формуле:
где: Nх - мощность излучения на глубине (Вт);
Nо - импульсная воздействующая мощность излучения (Вт);
х - глубина расположения патологического очага (см);
μ - линейный коэффициент поглощения.
С помощью биофотометра 2 определяются показатели биологического объекта 11 - фототоки очага и показатели эталона 3 - фототоки эталона. Эти показатели вносятся в модуль параметров 10 БСИ-2 - алгоритм по расчету параметров (р) импульсного лазерного излучения.
Информационный поток, требующий обработки и расчета, из блока сбора информации БСИ-2 поступает в блок расчета и обработки информации 7. После обработки и расчета данные выводятся на блок вывода информации 8. Показатель -коэффициент отражения очага - из блока вывода информации 8 поступает в модуль режимов 13.подмодуль 16 БСИ-2 - группу алгоритмов по расчету режимов импульсного лазерного излучения для расчета времени экспозиции.
Для расчета мощности излучения на глубине в модуль параметров 22 БСИ-2 - алгоритм по расчету параметров импульсного лазерного излучения - вносятся показатели
лазерного аппарата 1 - импульсная воздействующая мощность излучения. В этот модуль вносятся показатели биологического объекта 11 - глубина расположения очага. Информационный поток, требующий обработки и расчета, из блоков сбора информации БСИ-2 поступает в блок расчета и обработки информации 7. После обработки и расчета данные выводятся на блок вывода информации 8. Показатель - мощность излучения на глубине - из блока вывода информации 8 поступает в модуль режимов 13 (подмодуль 16) БСИ-2 - в группу алгоритмов по расчету режимов импульсного лазерного излучения для расчета времени экспозиции.
В модуль режимов 13 (подмодуль 16) вводятся исходные параметры облучаемого очага биологического объекта 11 - глубина расположения, площадь, используемого лазерного аппарата 1 - длительность лазерного импульса, частота следования импульсов. Информационный поток, требующий обработки и расчета, из блоков сбора информации БСИ-2 поступает в блок расчета и обработки информации 7.
После обработки и расчета данные выводятся на блок вывода информации 8 - в текстовое поле время экспозиции на мониторе.
Значение показателя «время экспозиции» заносится в лазерный аппарат 1 для реализации сеанса облучения.
Таким образом, предложен аппарат для диагностики и лазерной терапии, обеспечивающий повышение точности регулировки параметров и режимов лазерного излучения при снижении времени расчета в зависимости от индивидуальных физиологических и биологических особенностей биологического объекта (человека), что в свою очередь позволяет моделировать процесс лечения и повысить эффективность лечения.
Источники информации
1. "Методические рекомендации по клиническому применению полупроводниковых двухканальных лазерных терапевтических аппаратов на арсениде галлия (длина волны 0.89 мкм) (Узор-2К, Улей-2К, Улей-Спорт, Улей-2К-Урат и других)", утверждены Минздравом РФ за №10-11/141.
2. Патент РФ №2072879, А 61 Н 5/06,оп.10.02.97 (прототип).