СПОСОБ СВЕТОВОЙ ТЕРАПИИ Российский патент 1995 года по МПК A61N5/06 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к способам для физиотерапевтического воздействия световым излучением, включая лазерное и широкополосное световое излучение.

Область клинического применения лечение воспалительных заболеваний, послеоперационных ран, трофических язв, заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Известны способы лазерной терапии, основанные на однокомпонентном воздействии на патологические очаги лучом лазера или в сочетании с другими физиотерапевтическими воздействиями (например, постоянным магнитным полем).

Недостатками этих способов является использование воздействия монохроматическим (лазерным) световым потоком, ограниченное действие на биологические ткани и недостаточная точность дозировки светового воздействия, что снижает эффективность курса лечения.

Эти недостатки частично устранены в способах световой терапии, в которых используется формирование комбинированного светового терапевтического воздействия на пациента в более широком диапазоне длин волн светового облучения от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного диапазона. Примером могут служить способы по патенту Великобритании N 1338340, A 61 N 5/06, патенту Франции N 2598921, кл. A 61 N 5/06. Причем способ по патенту Франции N 2598921 предусматривает автоматизацию светового терапевтического воздействия, включая программирование момента включения и продолжительности излучения всех источников света или каждого источника в отдельности, а также возможность модуляции светового излучения в течение сеанса. Недостатком данных способов является низкая точность дозировки светового воздействия, не учитывающая возможность флуктуации уровня светового излучения в течение сеанса и изменение отражательных свойств поверхности патологического очага (как индивидуальной от пациента к пациенту, так и у конкретного пациента, в течение сеанса световой терапии).

Наиболее близким по технической и медицинской сущности к изобретению является способ, включающий воздействие световым потоком на патологический очаг и контроль изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком.

Реализация способа-прототипа основана на использовании управляемого источника света, калиброванного фотометрического датчика и блока управления (микроЭВМ). Способ состоит в том, что для обеспечения заданного количества излучаемой в сторону пациента энергии известная часть светового потока перехватывается установленным на пути светового потока фотометрическим датчиком, на основе показаний фотометрического датчика определяют текущую плотность потока излучения, путем интегрирования определяют количество излученной с начала энергии (дозы облучения), а после достижения заданной дозы по сигналу с блока управления прекращают сеанс светового воздействия. Таким образом учитываются возможные флуктуации источника излучения и повышается точность дозировки.

Недостатками способа-прототипа являются ограниченная область применения и ограниченные функциональные возможности в связи с необходимостью расположения фотометрического датчика на пути светового потока, а также недостаточная точность дозировки из-за отсутствия учета реальных значений коэффициентов отражения поверхности патологического очага как у разных пациентов, так и у одного и того же пациента, изменения которых имеют место даже в течение одного сеанса облучения.

Цель изобретения-повышение точности дозировки светового терапевтического воздействия на патологический очаг, повышение эффективности световой терапии и расширение сферы применения световой терапии.

Указанная цель достигается тем, что в способе световой терапии (включая лазерную терапию), заключающемся в воздействии световым потоком на патологический очаг и контроле изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком, перед применением в клинической практике высокостабильные излучатели светового воздействия однократно калибруют, запоминают полученные калибровочные зависимости плотности излучаемого светового потока П₁ от управляющих сигналов Р₂ для каждого излучателя на заданном расстоянии R, калибруют фотометрический датчик для диапазона воздействия каждого излучателя, запоминают калибровочные зависимости сигналов отклика Р₂ на выходе фотометрического датчика от плотности отраженного светового потока П₂ для расстояния R от фотометрического датчика, совмещают излучатели светового потока и фотометрический датчик конструктивно таким образом, чтобы их оптические оси совпадали по направлению на патологический очаг, зона видимости каждого из них была бы постоянна и составляла бы известную величину поверхности облучения и обзора S₁, а расстояние до облучаемой поверхности было бы постоянно и составляло бы R, определяют необходимую дозу D_зад светового терапевтического воздействия на патологический очаг (D_зад П_п x t), где П_п плотность поглощаемого светового потока, а t продолжительность сеанса, воздействуют заданным световым потоком на поверхность патологического очага, принимают сигнал Р отклика фотометрического датчика, определяют текущее значение уровня поглощаемой мощности (П_п П₁ П₂), определяют текущее значение дозы светового воздействия [D_t= П_п·t_iП_п· Δt_i)] сравнивают текущую дозу светового воздействия с заданной [ ΔD D_зад D_t] изменяют управляющий сигнал Р₁ для регулировки текущего значения П₁плотности воздействующего светового потока, определяют момент достижения заданной дозы светового терапевтического воздействия (D_t D_зад 0), после чего прекращают подачу на патологический очаг светового воздействия до задания следующей дозы, причем все операции управления текущим значением светового терапевтического воздействия, контроль за текущим значением дозы воздействия и другие операции предлагаемого способа выполняют автоматически по программе.

Сущность способа поясняется с помощью структурной схемы на чертеже, поясняющей один из возможных вариантов его реализации.

Устройство, реализующее способ, содержит комплект излучателей света 1-1 1-N (количество и состав излучателей выбирают в зависимости от методики клинического применения, дозировки, диапазона светового воздействия), объединенных конструктивно в один блок 3 с фотометрическим датчиком 2, причем входы всех излучателей 1-1 1-N блока 3 подключены к соответствующим управляющим выходам блока управления 4 (например, микроЭВМ или микропроцессору), выход фотометрического датчика 2 подключен к измерительному входу блока управления 4, а апертуры излучателей 1-1 1-N и фотометрического датчика 2 ориентированы в сторону облучаемой поверхности 5, находящейся на строго известном расстоянии R от апертуры излучателей 1-1 1-N параллельно их раскрыву (что обеспечивается конструкцией блока 3, включающего излучатели 1-1 1-N и встроенный фотометрический датчик). За счет конструктивного размещения излучателей 1-1 1-N и фотометрического датчика 2 в блоке 3, обеспечивающего постоянство расстояния R и параллельность облучаемой поверхности 5 по отношению к плоскости раскрыва апертур облучателей 1-1 1-N зона видимости поверхности 5 для фотометрического датчика имеет постоянный размер. Благодаря этому, доля отраженной от поверхности 5 световой энергии, воспринимаемая фотометрическим датчиком, для каждого излучателя 1-1 1-N будет иметь постоянное значение (определяемое отражающей способностью поверхности 5 и зоной видимости фотометрического датчика 2). При плотности потока П₁ прямого светового излучения от источников 1-1 1-N и площади S₂ облучаемой поверхности 5 в зоне видимости фотометрического датчика 2 мощность Р₂ принятого фотометрическим датчиком отраженного излучения прямо пропорциональна коэффициенту отражения К облучаемой поверхности и равна Р₂ П х S₂. Мощность Р₂ отраженного излучения при известном коэффициенте отражения К₅ облучаемой поверхности 5 и известной мощности Р₁ падающего излучения позволяет определить мощность Р₅, поглощаемую облучаемой поверхностью S₂(P₅ Р₁ Р₂ П₁ х S₂ Р₂). В течение сеанса лечения поглощаемая мощность Р₅ определяет дозу воздействующего светового излучения, воспринимаемую патологическим очагом пациента. Эффективность световой терапии зависит от точности дозировки поглощаемого светового излучения Р₅, что является главной целью предлагаемого способа.

Методика применения способа состоит в следующем. Перед началом сеанса лечения производят калибровку устройства, при этом первоначально с помощью блока управления 4 задают различные градации уровня излучаемой мощности Р₁ каждого стабилизированного источника излучения 1-1 1-N и измеряют соответствующие значения плотности потока падающей световой энергии П₁ в зоне S₂ облучаемой поверхности 5. Эти измерения проводят с помощью стандартных измерительных приборов, причем эта процедура проводится единовременно при сертификации устройства (первоначальной калибровке). В результате калибровки источников излучения получаем градуировочную таблицу, устанавливающую соотношения между управляющими сигналами Р₁ с каждого выхода блока управления 4 и соответствующими значениями плотности потока П₁ падающего светового излучения для каждого излучателя 1-1 1-N, входящего в блок 3. Полученные калибровочные таблицы вида [П₁ f_i/P₁)] заносят в память блока управления 4. При сертификации устройства перед выпуском в обращение (клиническое применение) производится также операция калибровки чувствительности фотометрического датчика 2 для диапазона каждого излучателя 1-1 1-N. Эта калибровка может производиться независимым или зависимым методом. В первом случае в районе поверхности 5 с помощью измерительного прибора-источника создают различные значения плотности светового потока П₂, имитирующие отраженное излучение. Для каждого калибровочного значения П₂ плотности потока определяют значения сигналов отклика Р₂ на выходе фотометрического датчика и запоминают эти значения в блоке управления 4 в вид зависимости [P₂ f₂/П₂)] для всего диапазона возможных значений плотности отраженного от поверхности 5 светового потока П₂. Во втором случае в качестве облучаемой поверхности 5 используют отражающую поверхность с известным коэффициентом отражения К₅= К_от (например, К₅ 1). Подают на поверхность 5 от каждого излучателя 1-1 1-N ранее рассмотренным методом калиброванные уровни плотности падающего светового потока П₁. Измеренные в блоке 3 значения сигналов отклика Р₂ соответствуют задаваемым значениям плотности светового потока П₁. Определяют зависимость сигналов отклика Р₂ от уровня падающего и отраженного излучения (Р₂ S₂ х П₂ К_от х П₁). На основе этого в блоке управления 4 формируют калибровочные таблицы [P₂ f₂ (П₂)] как и в предыдущем случае. Применение предлагаемого способа не зависит от используемого метода первоначальной калибровки, обязательным условием для предлагаемого способа является предварительная калибровка стабильных во времени источников светового излучения 1-1 1-N, предварительная калибровка стабильного широкополосного фотометрического датчика 2, а также устойчивое взаимное положение излучателей 1, фотометрического датчика 2 и облучаемой поверхности 5.

При клиническом применении способа с помощью устройства в сеансах световой терапии поверхность 5 является поверхностью патологического очага, а эффективность светового терапевтического воздействия состоит в обеспечении точной дозировки заданного уровня П₅ плотности поглощаемого светового потока. Для обеспечения этого в течение сеанса периодически (практически постоянно) определяют значения П₂ плотности отраженного светового потока (П₂ Р₂/S₂). По заданному из устройства 4 значению Р₁излучаемой мощности для каждого источника 1-1 1-N определяют эквивалентное значение П₁ плотности падающего светового потока (П₁ P₁/S₂). Уровень плотности поглощаемого светового потока П₅ для патологического очага определяют в блоке 4 по соотношению [П₅ (П₁ П₂)] Полученное текущее значение П₅ сравнивают в блоке управления 4 со значением П₅^зад, установленным в соответствии с используемой методикой световой терапии и видом патологии [Δ П_п П_п^зад (П₁ П₂)] Определяют разность между текущим значением П₅^t и заданным значением П₅^зад. На основе этого в блоке 4 вырабатывают сигнал на излучатель 1-1 1-N, по которому изменяют текущую мощность Р₁ излучения и обеспечивают заданную дозировку поглощаемого светового потока, при которой ( Δ П_п 0).

Рассмотренную процедуру выполняют автоматически, для чего используют те же технические средства (миниЭВМ, микропроцессоры), что и при реализации способа-прототипа. Управление мощностью Р₁ излучателей 1-1 1-N в блоке управления 4 осуществляют, например, с помощью известных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), подключаемых на кодовые шины известных микроЭВМ (или микропроцессоров). Отсчет уровней мощности отраженного излучения с выходов фотометрических датчиков 2 осуществляют, например, подачей сигналов (V₂ Р₂) с датчиков 2 на известные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), подключенные на кодовые шины известных микроЭВМ (микропроцессоров). Излучатели 1-1 1-N и фотометрический датчик 2 конструктивно размещают в жесткой конструкции излучающей головки 3, обеспечивающей согласованную ориентацию их апертур, постоянно облучаемой поверхности S₂ и расстояния R. При этом фотометрический датчик 2 воспринимает отраженный световой поток и отпадает необходимость помещать его на пути падающего светового потока излучателей 1-1 1-N как в способе-прототипе. Это позволяет реализовать блок излучателей и фотометрического датчика 3 в виде компактного медицинского адаптера (оконечного устройства), помещаемого непосредственно на поверхность (в место нахождения) патологического очага. Конструкция медицинского адаптера (оконечного устройства) составляет предмет самостоятельного изобретения и подробно здесь не рассматривается.

Общественно-полезный эффект предлагаемого способа состоит в повышении точности дозировки терапевтического светового воздействия, в повышении эффективности лечения, в сокращении продолжительности лечения и как следствие в дополнительном экономическом эффекте.

Предлагаемый способ реализован в серийном многофункциональном автоматизированном аппарате для световой терапии, который разработан в ОКР "Лазеротерапия" и находится на стадии производства и подготовки к клиническим испытаниям.

Авторы не обнаружили способов световой (включая лазерную) терапии с изложенной последовательностью действий. Кроме того, совокупность вновь введенной последовательности действий не является самостоятельным способом, а может быть применена лишь совместно с остальными операциями предлагаемого способа. Указанное применение известных и вновь введенных операций обеспечивает достижение положительного эффекта, являющегося целью предложенного технического решения. Поэтому совокупность вновь введенной последовательности действий следует считать удовлетворяющей критерию "существенные отличия".

Использование: изобретение может быть использовано при физиотерапевтическом воздействии световым излучением. Сущность изобретения: оптические оси излучателей и фотометрического датчика параллельны друг другу и не перпендикулярны к облучаемой поверхности. Их рабочие окна размещены на одинаковом расстоянии от облучаемой поверхности, при этом датчик расположен в центре между излучателями. В процессе облучения определяют текущую дозу светового потока, поглощаемого патологическим очагом, по разности излучаемого и отраженного световых потоков. 1 ил.

СПОСОБ СВЕТОВОЙ ТЕРАПИИ, включающий воздействие световым потоком на патологический очаг с использованием излучателей с предварительно откалиброванными зависимостями плотности потока излучения от управляющих сигналов, контроль изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком с предварительно откалиброванной характеристикой преобразования и управление процедурой светового облучения поверхности патологического очага в соответствии с заданной программой терапевтического лечения, отличающийся тем, что излучатели и фотометрический датчик располагают относительно облучаемой поверхности таким образом, что оптические оси излучателей и датчика параллельны друг другу и перпендикулярны к облучаемой поверхности, их рабочие окна размещены на одинаковом фиксированном расстоянии от облучаемой поверхности, причем фотометрический датчик расположен в центре между излучателями, при этом дополнительно определяют текущую дозу светового потока, поглощаемого патологическим очагом, по разности излучаемого и отраженного световых потоков.