ЛАЗЕРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ, ГИПЕРТЕРМИИ И ХИРУРГИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ОБЛАСТИ (ВАРИАНТ)
LASER PULSE MODULE FOR COMPLEX THERAPY, HYPERTHERMIA AND SURGERY OF MAXILLO-FACIAL AREA DISEASES (VERSION)

Заявляемая группа изобретений относится к медицине, а именно к фотодинамической терапии, гипертермии и малоинвазивной хирургии, и может быть использована для лечения заболеваний челюстно-лицевой области, таких как хронические пульпиты, пародонтиты, кариес, кисты челюстей, верхнечелюстной синусит, гнойные заболевания мягких тканей, а также для заживления язв полости рта.
Известно лазерное медицинское устройство, содержащее блок питания, соединенный с микропроцессорным блоком управления, к которому подключен оптический блок, включающий полупроводниковые лазерные источники, излучающие в видимой и инфракрасной областях спектра, световоды от которых, являющиеся составляющими оптического узла юстировки волоконно-оптического преобразователя, сведены в одно волокно, выполненное в виде плотного цилиндра с полированным дистальным торцом, выходом подключенного к сменному волоконно-оптическому инструменту, имеющему световод диаметром 200-400 мкм, при этом мощность полупроводниковых лазерных источников, излучающих в видимой области, не превышает 5 Вт, а мощность полупроводниковых лазерных источников, излучающих в инфракрасной области в диапазоне 780-950 нм и 960-1060 нм, не превышает 25 Вт (см. RU, 2172190 С1, кл. А61В 18/22, опублик. 20.08.2001).
Известно универсальное лазерно-диодное трехволновое медицинское устройство, содержащее корпус, в котором находятся блок питания, соединенный с панелью управления с цифровым жидкокристаллическим экраном, оптические излучатели, съюстированные с выводными световодами моноволоконных излучателей, насадки, сумматор-коллектор, соединяющий выводные световоды с выходным световодом, к которому подключаются насадки, а также лазерные драйверы источников оптического излучения, регулирующие фронты импульсов от низкочастотного до высокочастотного оптического излучения, (см. RU 90685 U1, кл. A61N 5/06, опублик. 20.01.2010) по совокупности существенных признаков, принятое за ближайший аналог (прототип) заявляемой группы изобретений.
Недостатком существующих конструкций устройств, используемых при лечении, в частности, заболеваний челюстно-лицевой области, является высокая стоимость применяемых светопроводных инструментов из-за их конструктивной сложности.
Также, особенности конструкции известных устройств не учитывают последние достижения техники в использовании длин волн в области пика поглощения кислорода и фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда для создания фотодинамических эффектов и явлений в биологических средах, которые могут быть использованы с применением выбора длин волн, являющихся гармониками друг друга.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является оптимизация медицинских воздействий длинами волн с высоким поглощением кислорода и их гармоник при хирургическом и терапевтическом лечении заболеваний челюстно-лицевой области за счет обеспечения возможности точечного и более глубокого проникновения в костные ткани пациента с целью исключения эффекта коагуляции, ведущего к некрозам (отмиранию ткани) и улучшению процесса послеоперационной регенерации тканей.
Достигаемый при этом технический результат, заключающийся в уменьшении периода послеоперационной реабилитации пациента, обеспечивается за счет того, что в лазерном импульсном модуле для комплексной терапии, гипертермии и хирургии заболеваний челюстно-лицевой области, содержащем корпус, в котором находятся блок питания, соединенный с панелью управления с цифровым жидкокристаллическим экраном, оптические излучатели, съюстированные с выводными световодами моноволоконных излучателей, насадки, сумматор-коллектор, соединяющий выводные световоды с выходным световодом, к которому подключаются насадки, а также лазерные драйверы источников оптического излучения, регулирующие фронты импульсов от низкочастотного до высокочастотного оптического излучения, согласно изобретению источники оптического излучения генерируют импульсы волн в диапазонах 1262-1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях отдельно от излучения второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм соответственно, в наносекундном режиме со средней мощностью излучения, составляющей 1 мВт - 20 Вт, амплитудой мощности излучения в диапазоне от 50 до 100 Вт каждого канала, при этом длительность импульсов составляет 10 нс - 1 мкс, длительность импульсов второй гармоники 10 нс - 1 мкс, причем импульс второй гармоники включается после минимально возможного времени после окончания импульса основного канала, длительность паузы между импульсами основного излучения составляет 10 нс - 2 мкс, длительность паузы между импульсами второй гармоники составляет 10 нс - 2 мкс, и пачки импульсов, между которыми предусмотрены паузы, длительность которых составляет 1 мсек - 10 сек.
В варианте конструкции лазерного импульсного модуля для комплексной терапии, гипертермии и хирургии заболеваний челюстно-лицевой области, содержащего корпус, в котором находятся блок питания, соединенный с панелью управления с цифровым жидкокристаллическим экраном, оптические излучатели, съюстированные с выводными световодами моноволоконных излучателей, насадки, сумматор-коллектор, соединяющий выводные световоды с выходным световодом, к которому подключаются насадки, а также лазерные драйверы источников оптического излучения, регулирующие фронты импульсов от низкочастотного до высокочастотного оптического излучения, согласно изобретению источники оптического излучения генерируют импульсы волн в диапазонах 1262-1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм, в наносекундном режиме со средней мощностью излучения, составляющей 1 мВт - 20 Вт, амплитудой мощности излучения в диапазоне от 50 до 100 Вт каждого канала, при этом длительность импульсов составляет 10 нс - 1 мкс, длительность паузы между импульсами основного излучения составляет 200 нс - 2 мкс, длительность паузы между импульсами второй гармоники составляет 10 нс - 2 мкс, и пачки импульсов, между которыми предусмотрены паузы, длительность которых составляет 1 мсек - 10 сек.
n
n-1
n-2
Кроме того, длительность импульсов и пачек импульсов, генерируемых оптическими излучателями и пауз между импульсами описывается посредством математического ряда Фибоначчи в соответствии с линейным рекуррентным соотношением F=F+F, где:
n
F - последовательность чисел Фибоначчи;
n - положительное значение числа ряда.
Кроме того, оптические излучатели выполнены в виде нескольких секций.
Кроме того, лазерный импульсный модуль встраивается в хирургическую робототехническую установку.
Применение лазерного импульсного модуля предложенной конструкции при лечении заболеваний челюстно-лицевой области имеет ряд существенных преимуществ.
Во-первых, обеспечивает достижение новых, ранее не применявшихся характеристик излучения и сочетания параметров (непрерывный импульсный наносекундный режим излучения отдельно или совместно с излучением второй гармоники за счет соединения лазеров необходимых длин волн и дальнейшим варированием их мощностно-временными параметрами), во-вторых, приводит к увеличению биологической активности излучения и уменьшению нагрева ткани при воздействии, в-третьих, позволяет применять лазерный импульсный модуль при лечении заболеваний челюстно-лицевой области в комбинации с методами малоинвазивной хирургии, фотодинамическими, фотохимическими, гипертермическими методиками (универсальность устройства), в-четвертых, использование жидкокристаллического экрана позволяет оптимально управлять и контролировать параметры с помощью микропроцессора, в-пятых, обеспечивает возможность сохранять и программировать сложные алгоритмы работы лазерного импульсного модуля за счет использования современного микропроцессорного блока управления, в-шестых, лазерный модуль обладает относительно невысокой стоимостью.
Заявляемое изобретение иллюстрируется схемой, наиболее полно поясняющей сущность предложенного технического решения.
На схеме изображен лазерный импульсный модуль для комплексной терапии, гипертермии и хирургии заболеваний челюстно-лицевой области.
Лазерный импульсный модуль для комплексной терапии, гипертермии и хирургии заболеваний челюстно-лицевой области состоит согласно схеме из следующих основных элементов: корпуса 1, в котором находятся блок питания 2, соединенный с панелью управления 3 с цифровым жидкокристаллическим экраном 4, оптические излучатели 5, съюстированные с выводными световодами 6 моноволоконных излучателей 7, насадки 8, сумматор-коллектор 9, соединяющий выводные световоды 6 с выходным световодом 10, к которому подключаются насадки 8, а также лазерные драйверы 11 источников оптического излучения 5, регулирующие фронты импульсов от низкочастотного до высокочастотного оптического излучения, при этом источники оптического излучения 5 генерируют импульсы волн в диапазонах 1262-1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях отдельно от излучения второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм соответственно, в наносекундном режиме со средней мощностью излучения, составляющей 1 мВт - 20 Вт, амплитудой мощности излучения в диапазоне от 50 до 100 Вт каждого канала, при этом длительность импульсов составляет 10 нс - 1 мкс, длительность импульсов второй гармоники 10 нс - 1 мкс, причем импульс второй гармоники включается после минимально возможного времени после окончания импульса основного канала, длительность паузы между импульсами основного излучения составляет 10 нс - 2 мкс, длительность паузы между импульсами второй гармоники составляет 10 нс - 2 мкс, и пачки импульсов, между которыми предусмотрены паузы для кислородной тканевой релаксации, длительность которых составляет 1 мсек - 10 сек.
Вариант конструкции лазерного импульсного модуля для комплексной терапии, гипертермии и хирургии заболеваний челюстно-лицевой области, согласно схеме содержит следующие основные элементы: корпус 1, в котором находятся блок питания 2, соединенный с панелью управления 3 с цифровым жидкокристаллическим экраном 4, оптические излучатели 5, съюстированные с выводными световодами 6 моноволоконных излучателей 7, насадки 8, сумматор-коллектор 9, соединяющий выводные световоды 6 с выходным световодом 10 к которому подключаются насадки 8, а также лазерные драйверы 11 источников оптического излучения 5, регулирующие фронты импульсов от низкочастотного до высокочастотного оптического излучения, при этом источники оптического излучения 5 генерируют импульсы волн в диапазонах 1262-1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм, в наносекундном режиме со средней мощностью излучения, составляющей 1 мВт - 20 Вт, амплитудой мощности излучения в диапазоне от 50 до 100 Вт каждого канала, при этом длительность импульсов составляет 10 нс - 1 мкс, длительность паузы между импульсами основного излучения составляет 200 нс - 2 мкс, длительность паузы между импульсами второй гармоники составляет 10 нс - 2 мкс, и пачки импульсов, между которыми предусмотрены паузы для кислородной тканевой релаксации, длительность которых составляет 1 мсек - 10 сек.
n
n-1
n-2
Длительность импульсов и пачек импульсов, генерируемых оптическими излучателями 5 и пауз между импульсами описывается посредством математического ряда Фибоначчи, согласно которому каждое последующее значение получается путем суммирования двух предыдущих значений числа в соответствии с линейным рекуррентным соотношением F=F+F, где:
n
F - последовательность чисел Фибоначчи;
n - положительное значение числа ряда, при этом n больше или равно 2.
При этом пауза между импульсами и длительность пачек импульсов согласуются с интервалами индивидуального дыхания пациента и сокращением его сердечной мышцы.
Оптические излучатели 5 выполнены в виде нескольких секций.
Лазерный импульсный модуль встраивается в хирургическую робототехническую установку 12.
Лазерный импульсный модуль работает следующим образом.
При включении напряжения, блок питания 2 формирует рабочие напряжения, которые поступают на панель управления 3 и лазерные драйверы 11. После загрузки программы, оператор выбирает необходимый режим работы лазерного импульсного модуля на цифровом жидкокристаллическом экране 4 и через панель управления 3 формирует в драйверах 11 необходимые режимы оптического излучения. Электромагнитные колебания, сформированные драйверами 11, передаются в оптические излучатели 5, далее происходит юстировка оптического излучения от одного или нескольких излучателей 5 с выводными (внутренними) световодами 6 моноволоконных излучателей 7, далее излучение поступает в сумматор - коллектор 9 различных длин волн и через него в выходной (внешний) световод 10. Выходной (внешний) световод 10 соединяется с оптическими насадками 8, через которые происходит контакт излучения с тканями пациента. Также, возможно осуществить дополнительную модуляцию излучения низкочастотными колебаниями в зависимости частоты дыхания пациента и его сердечного ритма. Кроме того, в конструкции лазерного импульсного модуля предусмотрено его подключение к специализированной робототехнической стоматологической системе (установке) 12, излучение к которой подается через насадки 8.
Высокая эффективность применения лазерного импульсного модуля при лечении заболеваний челюстно-лицевой области подтверждается следующими клиническими примерами.
Пример 1. Пациентка П., 42 года. Обратилась с целью санации полости рта и дальнейшего протезирования. Жалобы: подвижность зубов, кровоточивость десен, оголение корней зубов, повышенную чувствительность от температурных и химических раздражителей. Объективно: слизистая гиперемирована, отечна, имеются над- и подцесневые зубные отложения, твердый и мягкий зубной налет, во многих участках корни зубов оголены, частичное отсутствие зубов. Глубина пародонтальных карманов 4-5 мм. На ортопантомограмме отмечается деструкция костной ткани у всех зубов 5 мм до верхушек корней в некоторых участках.
Диагноз: хронический пародонтит средней степени тяжести.
Лечение пациента начали с санации полости рта, кариозные полости были пролечены и запломбированы, над- и поддесневые зубные отложения удалены с помощью ультразвукового скайлера «Р5 Booster» «Satelec» (Франция). Под инфильтрационной анестезией провели разрез слизистой оболочки вдоль альвеолярного гребня и трапециевидные разрезы с вестибулярной и небной стороны с использованием лазерного импульсного модуля в импульсном наносекундном режиме мощностью излучения 3 Вт и длительностью импульса 300 нс, длительностью паузы - 40 нс, затем откидывание слизисто-надкостничного лоскута с использованием распатера. Затем проводили удаление грануляций и чистку патологических зубодесневых карманов с использованием кюрет. После чего проводили с помощью лазерного модуля с двумя длинами волн 1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях фотодинамическую терапию. При этом обработку карманов проводили с использованием световода диаметром 600 мкм с каждой стороны зуба в течение 5 мин, используя следующие настройки лазера: диапазоны длин волн 1262-1272 нм и 756-764 нм, отдельно от излучения второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм, мощность излучения - 0,5-1,0 Вт, режим - квазинепрерывный наносекундный. Далее лоскут укладывали на место, ушили с использованием шовного материала «Викрил». Зубы зафиксировали с использованием шины в виде временной пластмассовой конструкции. Даны рекомендации по гигиене полости рта на период реабилитации и в дальнейшем после проведения терапии.
Пациентку наблюдали через 1, 3, 6, 12, 24 месяца. В ближайшие сроки наблюдения пациентка жалоб не предъявляла. Полное заживление через 1 месяц. Состояние слизистой оболочки десневых сосочков без признаков гиперемии, нормального бледно-розового цвета, зубные отложения отсутствуют. Подвижность зубов значительно уменьшилась. Через 6 месяцев плановый осмотр, состояние удовлетворительное, подвижность зубов отсутствует, воспаления нет, глубина зубо-десневой борозды составляет 0,5-1 мм. Через 24 месяца жалоб нет, отсутствие видимых признаков воспаления, состояние гигиены полости рта удовлетворительное, слизистая десневых сосочков бледно-розового цвета, над- и поддесневые зубные отложения отсутствуют.
Пример 2. Больной К., 41 год. Больной обратился с жалобами на ощущение вздутия и чувство тяжести в области бокового отдела нижней челюсти, носящие периодический характер, сопровождающиеся болезненностью при жевательной нагрузке на моляры нижней челюсти. На выполненной обзорной ортопантомограмме определяется округлое образование с четкими контурами и зоной склероза по периферии, имеющего куполообразное выбухание в сторону преддверия полости рта, гомогенное затемнение в пределах зоны склероза полое образование, распространяющееся в области корней 36 зуба, прилегающее к боковой поверхности корня 3.5 зуба и медиальному корню 3.7 зуба с деформацией верхней стенки нижнечелюстного канала.
Диагноз. Одонтогенная киста в области 37, 36, 35 зубов.
Лечение. После проводникового и инфильтрационного обезболивания раствором «Ultracaini» 4% с адреналином 1:100000 проведено удаление 3.6 зуба, выполнен разрез слизистой оболочки со стороны преддверия полости рта в области 37, 36, 35 зубов с использованием лазерного импульсного модуля в импульсном наносекундном режиме мощностью излучения 3 Вт и длительностью импульса 400 нс, длительностью паузы - 200 нс. С использованием распатора сформирован полуовальной формы слизисто-надкостничный лоскут с основанием, обращенным в сторону переходной складки. Для придания мобильности лоскуту произведено линейное рассечение надкостницы на всю длину основания лоскута. Хирургической фрезой сформировано костное окно. С использованием лазерного модуля иссечена передняя стенка оболочки кисты, проведено полное удаление оболочки кисты с использованием кюрет. Полость кисты обработана с помощью лазерного модуля с использованием световода диаметром 600 мкм с каждой стороны зуба в течение 5 мин, используя следующие настройки лазера: диапазоны длин волн 1262-1272 нм и 756-764 нм, совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм, мощность излучения - 0,5-1,0 Вт, режим - квазинепрерывный наносекундный. Затем в обработанную полость введен остеопластический материал, мобилизован слизисто-надкостничный лоскут, рана ушита с использованием шовного материала «Викрил».
Больному назначено полоскание полости рта 0,05% раствором мирамистина в течение 2 дней. Послеоперационное течение без особенностей. Отмечалось сокращение реабилитационного периода у пациента до 1,5 недель. Больной находился под динамическим наблюдением в течение 8 месяцев. К концу наблюдения отмечено полное восстановление костной ткани в области костного дефекта.
Пример 3. Пациентка Б., 60 лет. Жалобы на кариозную полость на жевательной поверхности 2.6 зуба, скудные гнойно-сукровичные выделения из левого носового хода.
Из анамнеза: 2.6 зуб проведено эндодонтическое лечение 7 лет назад. Жалобы на периодическое затрудненное носовое дыхание появились 2 года назад справа, легко устраняемое применением сосудосуживающих препаратов.
При объективном исследовании в 2.6 зубе глубокая безболезненная кариозная полость на жевательной поверхности, перкуссия слабо болезненна, подвижность 1-2 степени.
На рентгенограмме 2.6 зуб - каналы запломбированы, в области верхушки дистально-щечного корня в пределах верхнечелюстной пазухи определяется предположительно просветление диаметром до 1,0 см в области верхушки корня. На рентгенограмме придаточных пазух носа правая верхнечелюстная пазуха завуалирована. При проведении в предоперационном периоде компьютерной томографии обнаружено инородное тело в области дна верхнечелюстного синуса гиперденсивной плотности, неравномерное утолщение слизистой оболочки в области дна верхнечелюстного синуса, закрывающее его просвет до уровня среднего носового хода.
Диагноз: правосторонний одонтогенный верхнечелюстной синусит.
Лечение: под местной анестезией раствором артикаина 4% - 1,8 мл проведено удаление 2.6 зуба. Выполнен разрез слизистой оболочки со стороны преддверия полости рта в области 2.6 зуба с использованием лазерного импульсного модуля в импульсном наносекундном режиме мощностью излучения 3 Вт и длительностью импульса 400 нс, длительностью паузы - 200 нс. С использованием распатора сформирован трапециевидной формы слизисто-надкостничный лоскут с основанием, обращенным в сторону переходной складки. Для придания мобильности лоскуту произведено линейное рассечение надкостницы на всю длину основания лоскута. Хирургической фрезой сформировано костное окно. С использованием лазерного модуля проведено вскрытие слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, удалено инородное тело (пломбировочный материал), полипозное разрастание слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, проведено искусственное соустье с нижним носовым ходом. Полость верхнечелюстного синуса обработана с помощью лазерного модуля с использованием световода диаметром 600 мкм с каждой стороны зуба в течение 10 мин, используя следующие настройки лазера: диапазоны длин волн 1262-1272 нм и 756-764 нм, соответствующих локальному пику поглощения кислорода в тканях, совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635±5 нм и 380±5 нм, мощность излучения - 0,5-1,0 Вт, режим - квазинепрерывный наносекундный. Полость верхнечелюстного синуса затампонирована йодоформной турундой, конец которой выведен через нижний носовой ход. Проведена мобилизация слизисто-надкостничного лоскута. Слизисто-надкостничный лоскут растянут с помощью перпендикулярных рассечений надкостницы для перекрытия альвеолярного отростка для закрытия лунки удаленного зуба. Наложены швы с использованием шовного материала «Викрил».
Марлевая турунда оставлена в области нижнего носового хода на 1 сутки. В послеоперационном периоде не было отмечено кровотечения из носового хода. На 2-е йодоформная турунда была удалена проведена эндоскопическая санация верхнечелюстного синуса через нижний носовой ход с использованием излучения лазерного модуля через световод диаметром 300 мкм со следующими параметрами: длина волны 1270 и 760 нм совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635 нм и 380 нм, мощность излучения - 0,8 Вт, режим - квазинепрерывный наносекундный в течение 15 мин. На следующие сутки проведена лазерная обработка верхнечелюстного синуса с соответствующими параметрами. С 4-ых по 7-ые сутки воздействие лазерным излучением проводили с использованием широкого световода диаметром 0,5 см на передней стенке верхнечелюстного синуса и в области альвеолярного отростка удаленного зуба со следующими параметрами излучения - длина волны 1270 и 760 нм совместно с излучением второй гармоники, полученной путем удвоения генерируемой частоты с длинами волн в диапазоне 635 нм и 380 нм, мощность излучения - 3 Вт, режим квазинепрерывный наносекундный в течение 15 мин.
В отдаленном периоде через 6 месяцев рецидива синусита нет, носовое дыхание не нарушено.
Рентгенография через 6 и 12 месяцев показала восстановление структуры костного дефекта в области удаленного 2.6 зуба в полном объеме, на компьютерной томографии - отсутствие патологических изменений со стороны слизистой верхнечелюстной пазухи.
В результате проведенного патентно-информационного поиска, не было найдено ни одного источника информации, содержащего всю совокупность существенных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».