УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО СВЕТОВОДА К БИОЛОГИЧЕСКИМ ТКАНЯМ

Предлагаемая полезная модель относится к медицине и предназначена для подведения лазерного световода к биологическим тканям.
Для осуществления лазерных вмешательств, особенно в труднодоступных местах, помимо световодов необходимы специальные приспособления для подведения лазерного излучения к мишени.
Из уровня техники известны следующие устройства для подведения световода к мишени: троакар, полый зонд, катетер (Неворотин А.И. Введение в лазерную хирургию. Спб., 2000, с.104-106). Все перечисленные приспособления представляют собой полые трубочки, через которые свободно проходит световод. Недостатками этих приспособлений являются: 1). невозможность фиксировать световод в заданном неподвижном положении в проводнике. Чтобы избежать случайного смещения световода в проводнике необходимо дополнительно другой рукой (или с помощью ассистента) его фиксировать 2). невозможность фиксировать световод на определенном расстоянии от объекта при дистанционном режиме воздействия лазерного излучения 3). ограничение подачи лазерного излучения под прямым углом к облучаемой поверхности из за невозможности фиксации световода в предложенных устройствах перпендикулярно. Вышеперечисленные недостатки обусловлены несовершенством конструкции предложенных приспособлений и требуют дополнительных манипуляций со стороны рук участника или ассистента. Но физиологический тремор рук, напряжение рук при длительном нахождении в одном (возможно неудобном) положении могут привести к случайному несоблюдению условий проведения лазерного воздействия, что может привести к нежелательным эффектам как в клинике (чрезмерный незапрограммированный некроз облучаемых тканей, ожог тканей), так и в эксперименте (недостоверные данные получаемых параметров при проведении эксперимента).
Ближайшим аналогом предлагаемого устройства является устройство, называемое handapplicator (далее ручка) для подведения лазерного световода к объекту лазерного воздействия (фирма Dornier MedTech Laser GmbH, PF1113, D-82230 Wessling, Germany, каталожный номер K1001515). Ручка содержит в себе трубку, через которую проводится лазерный световод. Данное устройство позволяет избежать один из перечисленных недостатков. Благодаря наличию у ручки мягких цанговых зажимов возможна фиксация световода в неподвижном положении в ручке. В ручке, как и в выше перечисленных устройствах, имеется возможность передвигать оптоволокно в осевом направлении, при этом в отличие от них, ослабляя цанговый зажим и фиксируя его вновь, обеспечивается фиксация световода в неподвижном положении. Тем не менее, ручка не лишена остальных вышеперечисленных недостатков.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка усовершенствованного устройства для подведения световода к биологическим тканям.
Предлагаемое устройство позволяет устранить недостатки ближайшего аналога в виде: невозможности точного расположения дистального конца световода на определенном заданном расстоянии от облучаемой поверхности, и в виде невозможности расположить световод в строго перпендикулярном положении по отношению к облучаемой поверхности. При этом предлагаемое устройство позволяет сохранить постоянность вышеперечисленных условий (параметров) во время подачи лазерного излучения к объекту во времени и пространстве и позволит тем самым получать различные по диаметру поля лазерного облучения в зависимости от требований экспериментального или клинического использования лазера.
Техническим результатом предлагаемого устройства является получение областей облучения биологической ткани заданной площади для воздействия лазерной энергией заданной интенсивности с постоянством угла падения
лазерного луча и расстояния от поверхности биологической мишени до конца световода, а также сохранение данных условий во времени и пространстве в течение подачи лазерной энергии на объект.
Технический результат достигается за счет фиксации конца световода на определенном расстоянии от мишени и в строго перпендикулярном положении к поверхности облучения с помощью разработанного нами дистанционного наконечника.
Идея работы данного устройства основана на том, что лазерное излучение на выходе оптического волокна (световода) имеет форму расходящегося конуса с углом при вершине равным оптической угловой апертуре кварц-кварцевого волокна равной 0,44 рад. Это значит, что при удалении от дистального конца световода диаметр пучка лазерного излучения увеличивается согласно формуле: D=h×a, где D - диаметр пучка, h - расстояние от дистального конца световода до биологического объекта, a=0,44 - угловая апертура кварц-кварцевого волокна. Например, если расстояние от конца лазерного световода до объекта равно 1 см, то диаметр пучка лазерного излучения на объекте будет равен D=1×0,44=0,44 см=4,4 мм. Таким образом, изменяя расстояние между световодом и объектом, можно изменять диаметр лазерного пучка на объекте (соответственно площадь облучаемой поверхности).
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами на фиг.1 - ручка в собранном состоянии с дистанционным наконечником, фиг.2 - ручка в разобранном состоянии с дистанционным наконечником, фиг.3 - дистанционный наконечник, где 1 - дистанционный наконечник, 2 - трубка для проведения световода, 3 - цанговый зажим для фиксации трубки, 4 - ручка, 5 - втулка, 6 - втулка для цангового зажима световода, 7 - мягкий цанговый зажим световода, 8 - фиксатор цангового зажима 7, 9 - резиновый ограничитель изгиба световода, 10 - световод, 11 - винт, фиксирующий
дистанционный наконечник к ручке, 12 - контактное кольцо, 13 - направляющий стрежень, 14 - втулка-фиксатор.
Световод (10) проходит сквозь ручку (4) и служит для проведения лазерного излучения к биологическому объекту. Ручка (4) содержит в себе трубку (2), через которую проводится световод (10). Как волокно, так и трубка фиксируются в ручке с помощью цанговых зажимов (3 и 7). Зажим (7) позволяет удерживать световод мягко без механических напряжений. Ослабляя зажим (7), можно плавно передвигать световод в осевом направлении ручки, изменяя таким образом расстояние между дистальным концом волокна и мишенью.
Металлический дистанционный наконечник имеет на конце форму кольца (1) с внутренним отверстием большим, чем диаметр пучка лазерного излучения на биологическом объекте, боковые направляющие стержни с миллиметровой шкалой (2), втулку-фиксатор (3) для соединения с ручкой с помощью винта (11). Миллиметровая шкала направляющих стержней дистанционного наконечника данного устройства позволяет расположить дистальный конец световода на определенном рассчитанном расстоянии от облучаемой поверхности, фиксируя в этом заданном положении, изменяя силу цангового зажима ручки (7). Конструкция дистанционного наконечника предлагаемого устройства позволяет расположить ручку со световодом в перпендикулярном к облучаемой поверхности положении и благодаря широкому основанию (12) сохранять данное положение во времени и пространстве, не требуя дополнительных манипуляций рук участника, что обеспечивает как постоянство угла падения лазерного излучения на объект, так и постоянство расстояния от дистального конца световода до поверхности. Это обеспечивает получение областей облучения ткани заданной площади, что позволяет, изменяя мощность лазерного излучения, получать коагуляцию и/или абляцию тканей заданного диаметра. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что благодаря конструкции
дистанционного наконечника предлагаемого устройства обеспечивается дозированная подача лазерного излучения на объект. При этом исключаются погрешности, которые могут быть связаны со случайным изменением положения рук участника во время проведения процедуры, что в свою очередь может привести к нежелательным эффектам как в клинике (чрезмерный незапрограммированный некроз облучаемых тканей, ожог тканей) так и в эксперименте (недостоверные данные получаемых параметров при проведении эксперимента).
Устройство работает следующим образом:
Исходя из требований условий проведения лазерного облучения мишени, определяют диаметр пучка (соответствующий необходимой площади облучения объекта) лазерного излучения. Затем по формуле вычисляют расстояние между концом световода и поверхности мишени. Далее осуществляют фиксацию дистанционного наконечника на ручке. Ослабляя цанговый зажим, через ручку проводят световод, двигая в осевом направлении дистальный конец световода устанавливают на вычисленное расстояние, соответствующее цифре, расположенной на шкале направляющих стержней дистанционного наконечника. Затем фиксируется заданное положение световода с помощью цангового зажима. Устройство плотно прижимается к поверхности объекта и, нажимая на педаль лазера, осуществляется воздействие на объект лазерным излучением.
Пример.
1. Экспериментальное исследование. Задача: создание остеоперфорации диаметром 5 мм с помощью лазерного излучения в эксперименте с определением лазерных параметров, необходимых для создания отверстия в кости толщиной 1,5 мм (моделирование одного из этапов дакриоцисториностомии).
С помощью микрометра измеряется толщина экспериментальной кости (баранья лопатка), отмечается участок заданной толщины. По формуле h=D/a определяется расстояние, на которое необходимо закрепить световод. В данном случае D (диаметр пучка)=5 мм, а (угловая апертура кварц-кварцевого волокна)=0,44, h (расстояние от дистального конца оптоволокна до объекта)=5/0,44=11 мм. Установка параметров лазерного излучения - 10 Вт. Далее осуществляют фиксацию дистанционного наконечника на ручке. Ослабляя цанговый зажим, через ручку проводят световод, двигая в осевом направлении дистальный конец световода устанавливают напротив цифры 11, расположенной на шкале стержней дистанционного наконечника. Затем фиксируется заданное положение световода с помощью цангового зажима. Устройство плотно прижимается к поверхности кости и, нажимая на педаль лазера, осуществляется воздействие на объект лазерным излучением. После нажатия на педаль лазерная энергия подается до создания отверстия в кости. Полученные показатели лазера фиксируются в протоколе эксперимента. При измерении диаметра полученного отверстия к кости получаем 5 мм.
При проведении данного экспериментального исследования была определена область лазерной абляции и в результате получено отверстие в кости заданного диаметра. Отверстие определенного, заданного задачей эксперимента, размера было получено благодаря использованию предлагаемого устройства. Применение данного устройства обеспечило подачу лазерного излучения заданной интенсивности с постоянством угла падения лазерного луча и расстояния от поверхности биологической мишени до конца световода, а также сохранение данных условий во времени и пространстве в течение подачи лазерной энергии на объект.
2. Пациент H., 56 лет, диагноз: доброкачественное новообразование кожи предплечья эпителиального происхождения диаметром 4×6 мм, слегка выступающее над поверхностью (менее 1 мм).
По формуле h=D/a определяется расстояние, на которое необходимо закрепить световод. В данном случае D (диаметр пучка)=6 мм (ориентируемся на больший размер), а (угловая апертура кварц-кварцевого волокна)=0,44, h (расстояние от дистального конца оптоволокна до объекта)=6/0,44=13,6 мм. Установка параметров лазерного излучения - 2,5 Вт. Далее осуществляют фиксацию дистанционного наконечника на ручке. Ослабляя цанговый зажим, через ручку проводят световод, двигая в осевом направлении дистальный конец световода устанавливают напротив цифры 14, расположенной на шкале стержней дистанционного наконечника. Затем фиксируется заданное положение световода с помощью цангового зажима. Устройство плотно прижимается к поверхности кожи и, нажимая на педаль лазера, осуществляется воздействие на объект лазерным излучением. Полученную область некротической ткани обрабатываем тампоном, смоченным перекисью. Далее пациента амбулаторно наблюдают до полной эпителизации кожи в области лазерного воздействия.
В результате проведения данной процедуры с использованием предлагаемого устройства получаем возможность удаления областей заданной площади, в данном примере новообразования определенного размера. При этом производится воздействия лазерной энергией заданной интенсивности с постоянством угла падения лазерного луча и расстояния от поверхности биологической мишени до конца световода, а также сохранение данных условий во времени и пространстве в течение подачи лазерной энергии на объект.
Использование предлагаемого устройства возможно как в эксперименте, так и в клинике, где задачей воздействия ставится равномерная подача лазерной энергии в ране или на открытых участках тела (офтальмология - экспериментальное исследование по отработке параметров лазерной перфорации кости при моделировании дакриоцисториностомии;
косметология - лазерное удаление новообразований на открытых участках тела).