ЛАЗЕРНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК A61N5/06 

Изобретение относится к лазерной медицинской технике, к средствам немедикаментозного лечения ряда заболеваний облучением организма лазерным излучением красного света ( λ= 0,63 мкм) и может быть использовано как самостоятельный метод лечения, так и в комплексе с различными методиками при широком спектре заболеваний.

В настоящее время при клиниках страны созданы центры лазерной хирургии и терапии, в которых проводятся работы по исследованию биостимулирующего влияния лазерного облучения низкой интенсивности. В результате накоплен огромный экспериментальный материал по лечению лазерным излучением красного света самых различных заболеваний в области кардиологии, офтальмологии, дерматологии, терапии и др.

В связи с этим для различных областей использования разработаны соответствующие лазерные установки, обладающие определенными выходными параметрами и применяемые в каждом конкретном условии.

Известен лазерный аппарат внутривенного облучения крови АЛОК-1 (см. АЛОК-1, ЦНИИ "Электроника", 117415 г.Москва), который содержит корпус, лазер, светопровод, индикатор мощности излучения на выходе световода.

Применение аппарата позволяет получить лечебный эффект при остром инфаркте миокарда, хронической ИБС, облитерирующих заболеваниях сосудов и ангиоспастических синдромах конечностей. Однако мощность излучения на выходе светопровода не превышает 1 мВт и это ограничивает применение аппарата в других областях медицины: стоматологии, пульмонологии, офтальмологии, при сердечно-сосудистых заболеваниях, при сахарном диабете. Кроме того, аппарат не позволяет проводить измерение мощности излучения в процессе проведения процедуры облучения организма, что является непременным условием как при лечении больного, так и обеспечении стерильности и одноразового применения световодов.

Известна офтальмологическая установка ЛОУ-1 (см. М.И.Катаев и др. Лазерная установка для лечения заболеваний роговицы глаза. Электронная промышленность, N 5, 1986 г.) на основе гелий неонового лазера ЛГ-75-1 для лечения механических и ожоговых повреждений роговицы глаза. Установка содержит аппаратурную стойку, лазер, щелевую револьверную диафрагму, фокусирующую линзу, светопровод.

Револьверная диафрагма обеспечивает получение пятна лазерного излучения трех диаметров и дискретное изменение мощности в диапазоне 3 ± 1 мВт. Используемый в установке лазер ЛГ-75-1 имеет мощность не менее 25 мВт, что создает предпосылки для применения установки в других областях медицины, однако для этого необходима переработка конструкции оптической насадки. Кроме того, установке не позволяет производить измерение мощности в процессе проведения процедуры лечения. Указанные недостатки не позволяют применять установку для внутреннего облучения крови, в стоматологии и др.

Известен также аппарат физиотерапевтический диагностический лазерный АФДЛ-1 (см. Аппарат физиотерапевтический диагностический лазерный АФДЛ-1 г. Львов ПО "Полярон"). Аппарат состоит из излучателя лазера, управления и источника питания, которые крепятся на основании. В аппарате имеется возможность регулировки мощности с использованием ограничителя пятна лазерного излучения, что при мощности лазера 25 мВт позволяет получить на выходе световода до 15 мВт, но он не обеспечивает плавности изменения мощности. Измерение мощности излучения осуществляется фотоинтегрирующим шаром до начала проведения процедуры. Невозможность получения плавного регулирования мощности от 0 до 20-25 мВт и измерения ее в процессе проведения процедуры облучения не позволяют применять аппарат в стоматологии для лечения пульпита, герметического стоматита, а также с одноразовыми наконечниками для внутривенного облучения крови.

Известен также аппарат "КАЛАУС" (см. Информационный центр, г.Пятигорск "Калаус"), представляющий собой модель семейства аппаратов для светолечения, содержащий лазер, подставку и пульт управления. Однако в его составе отсутствует измеритель мощности и регулятор мощности на выходе световода.

Наиболее близким по своей сущности к изобретению является физиотерапевтическая установка "Ягода" на основе гелий-неонового лазера (см. физиотерапевтическая установка на основе гелий-неонового лазера "Ягода", "Электронная техника". Серия 11. Лазерная техника и оптоэлектроника, 1981 г. N 4-5), содержащая лазерный излучатель с оптической насадкой, закрепленный на вертикальной стойке, электромеханический шторный затвор насадки, перекрывающий луч в перерывах между сеансами облучения, пленочный поляризационный ослабитель, регулирующий мощность лазерного излучения за счет поворота плоскости поляризации пленки относительно плоскости поляризации луча, световод, измеритель мощности вблизи облучаемой поверхности, закрепленный на специальном держателе. Установка позволяет проводить различные виды лазеротерапии (ревматозного артрита и деформирующего остеохондроза, профессиональных заболеваний периферической нервной системы). Однако использование пленочного поляризационного ослабителя для регулирования мощности лазерного излучения приводит к ослаблению и поглощению части мощности излучения лазера, что не позволяет на выходе иметь мощность, практически равную мощности применяемого лазера. Кроме того, пленочный поляризационный ослабитель имеет неравномерную структуру материала, что при повороте плоскости поляризации вызывает искажения сигнала и приводит к неплавности регулировки.

Размещение измерителя мощности на специальном держателе не позволяет проводить непрерывное измерение мощности излучения при проведении процедуры облучения и создает неудобства измерений при установке необходимой мощности, а также невозможность применения инструмента однократного использования. В связи с этим установка не может быть применена для внутривенного облучения крови, где требуется непрерывный контроль мощности излучения, вводимого в кровь, и высокая стерильность оптоволоконного инструмента.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей лазерной медицинской установки за счет увеличения динамического диапазона мощности излучения на выходе световода при ее плавной регулировке и непрерывном измерении в процессе проведения процедуры.

Указанная цель достигается тем, что в лазерной медицинской установке, имеющей корпус, лазерный излучатель с источником питания, оптическую насадку с гибким оптоволоконным световодом и электромеханической шторкой и измеритель выходной мощности, в корпусе оптической насадки установлен фотодатчик измерителя мощности, между лазером и шторкой в ходе луча лазера установлены диафрагма с обеспечением вращения вокруг оси, проходящей через центр диафрагмы перпендикулярно ее плоскости, и прозрачная светоотражающая пластина, установленная так, что часть энергии луча, отраженной пластиной направлена на фотодатчик, при этом ось вращения диафрагмы смещена параллельно оси луча на величину не менее 1,1 диаметра луча, а отверстие в диафрагме выполнено в виде замкнутой огибающей семейства окружностей, диаметры которых изменяются от значения, равного диаметру луча лазера до нулевого значения, а их центры расположены на дуге окружности, радиус которой равен расстоянию от центра вращения диафрагмы до оси лазерного луча.

Сущность изобретения заключается в специальном исполнении отверстия диафрагмы, через которое проходит луч лазера, и в зависимости от положения луча на этом отверстии, что обеспечивается вращением диафрагмы вокруг оси, размещенной на определенном расстоянии от оси лазера, выходная мощность излучения изменяется от максимального значения, равного мощности излучения лазера, до нулевого с плавностью регулировки не хуже 0,1 мВт, а также в размещении определенным образом в оптической насадке прозрачной светоотражающей пластины и фотодатчика, принимающего отраженный сигнал, что позволяет проводить непрерывное измерение мощности излучения, как при ее установке, так и при проведении процедуры облучения организма.

В отличие от прототипа размещение в оптической насадке определенным образом фотодатчика измерителя мощности, прозрачной светоотражающей пластины, диафрагмы, которая выполнена со специальным отверстием, в совокупности с известными признаками позволяет сделать вывод, что техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение с подобными решениями в данном классе МКИ позволяет сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображена лазерная медицинская установка, общий вид; на фиг.2 оптическая насадка, общий вид; на фиг.3 профиль отверстия в диафрагме для трех положений диафрагмы относительно луча лазера: луч полностью открыт на выходе диафрагмы мощность соответствует мощности лазера; луч полностью перекрыт диафрагмой мощность равна нулю; среднее положение диафрагмы мощность установлена по измерителю величиной, необходимой для проведения процедуры.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 корпус лазерной медицинской установки; 2 пульт управления и индикации; 3 лазерный излучатель ЛГН-111; 4 блок питания; 5 оптоволоконный световод по ТХО 735.135 ТУ; 6 оптическая насадка; 7 рукоятка; 8 диафрагма; 9 прозрачная светоотражающая пластина из просветленного оптического стекла К-8 с коэффициентом отражения 0,04 и пропускания 0,96; 10 шторка электромеханическая; 11 фокусирующая линза; 12 корпус оптической насадки; 13 фотодатчик измерителя мощности, фотодиод типа ФД-7К; 14 ось луча лазера; 15 отраженная пластиной часть энергии луча лазера; 16 ось вращения диафрагмы; 17 профиль отверстия диафрагмы; 18 плоскость поляризации луча лазера и максимальный диаметр окружности отверстия; 19 семейство окружностей.

Диафрагма выполнена из металлической пластинки и закреплена в обойме. Вращение диафрагмы вокруг оси осуществляется рукояткой, которая с помощью резьбового соединения закреплена в обойме диафрагмы и через прорезь в корпусе выведена наружу. Ширина паза в корпусе выполнена так, что обеспечивает движением рукоятки перемещение диафрагмы в крайнее положение, характеризуемое изменением мощности от нуля до максимального значения. Профиль отверстия диафрагмы выполнен таким образом, что при вращении диафрагмы вокруг своей оси луч лазера частично или полностью перекрывается и энергия на выходе световода изменяется. Учитывая, что выходная энергия лазера изменяется пропорционально площади перекрытия, а площадь поляризации луча лазера имеет форму круга, определенно, что для получения высокой точности и плавности регулировки выходной мощности необходимости изменять диаметр выходного отверстия диафрагмы от максимального, равного диаметру луча до минимального нулевого значения, уменьшая диаметр каждой последующей окружности на 1% от первоначальной и размещая центры этих окружностей через 1^о на дуге окружности радиусом, равным расстоянию от оси вращения диафрагмы до оси луча лазера. Это семейство окружностей по наружному контуру и образует замкнутую кривую, которая выбрана за профиль отверстия диафграгмы. Экспериментально изготовленные образцы и макетирование показали, что точность и плавность регулирования выходной мощности до 0,1 мВт обеспечивается при построении огибающей семейства окружностей с шагом 10% по изменению диаметров от максимального, равного диаметру луча до нулевого значения, и 10^о на дуге по последовательному смещению их центров.

Установленный в корпус фотодатчик типа ФД-7К (3.368.02.ТУ) принимает отраженный от пластины сигнал, который через усилитель и аналого-цифровой преобразователь подается на индикаторы, размещенные на пульте управления.

Усилитель собран на микросхемах типа 140УД20, АЦП на микросхеме типа 1108ПА1Б, в качестве индикаторов применены индикаторы типа АЛС324Б. При настройке прибора коэффициентом усиления усилителя производится калибровка показаний индикатора, для чего выход световода подключается к стандартному измерителю мощности лазерного излучения типа ИМО-2Н. Устанавливается диафрагмой максимальное показание по этому измерителю, коэффициентом усиления выставляется такое же показание по индикаторам пульта управления. Затем проверяется совпадение результатов показаний индикаторов пульта и стандартного прибора при различных положениях диафрагмы. После этого световод отключается от стандартного прибора ИМО-2Н и поставляется для работы в клинике. Как показала практика надежность и точность измерений лазерного излучения встроенным измерителем мощности высокая и составляет 0,98.

Установка работает следующим образом. Включают в сеть 220 V 50 Гц, тумблером на блоке питания включают питание лазера, измерителя мощности и пульта управления.

После выхода лазера на режим ручкой регулировки по индикаторам на пульте управления устанавливают уровень мощности, необходимой для проведения лечебной процедуры, вводят световод, например, в вену через катетер, после этого командой с пульта управления на электромагнит открывают шторку, происходит внутривенное облучение. Аналогично возможно проведение облучения пораженных частей организма той дозой, которая рекомендована доктором.

Установка обеспечивает необходимые параметры: лазер He-Ne, тип ЛГН-111 мощность лазера, мВт 25 диапазон регулиров- ки мощности на выхо- де инструмента, мВт 20
применение одноразо-
вого инструмента (сте- рильность) обеспечивается
за счет встроен-
ного измерителя
мощности область применения кардиология,
стоматология,
пульмонология
и др.

На установку разработан комплект рабочей документации ЮИШК 941536.001 и изготовлен опытный образец. Образец прошел технические испытания, подтверждена стабильность и надежность параметров.

На изготовленном образце проводились исследования при Тульской областной больнице, в том числе при проведении курса лазеротерапии в сочетании с традиционной терапией в сравнении с контрольной группой (41 человек) отмечена клиническая регрессия симптомов основного заболевания, улучшение самочувствия, нормализация аппетита и сна, активизация больных в 3,1 раза быстрее в сравнении с контрольной группой. Нормализация гематологических, биохимических, иммунологических и тестов интоксикации в сравнении с контрольной группой в 1,8 раза быстрее. Сократились сроки госпитализации.

Лазерное облучение с помощью этой установки применяли при псориазе, экземе, нейродермите, бронхиальной астме, ревматоидном артрите, болезни Бехтерева, болезни Рейтера, язвенной болезни желудка, и двенадцатиперстной кишки, рассеянном склерозе, сахарном диабете, аллергии, пневмонии, парадонтите и др.

Использование: изобретение относится к лазерным медицинским установкам. Сущность изобретения: установка содержит диафрагму, расположенную между излучателем и шторкой с возможностью врашения на фиксированный угол вокруг своей оси. Ось вращения диафрагмы смещена параллельно оптической оси излучателя на величину, не менее 1,1 диаметра лазерного луча. Контур отверстия диафрагмы выполнен в виде замкнутой огибающей семейства окружностей, диаметры которых уменьшаются от величины, равной диаметру лазерного луча, до нуля. Их центры расположены по дуге окружности, радиус которой равен расстоянию от оси вращения диафрагмы до оси излучателя. 3 ил.

ЛАЗЕРНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая корпус, лазерный излучатель с источником питания, измеритель выходной мощности излучения, оптическую насадку с гибким волоконным световодом и электромеханической шторкой, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит закрепленный в оптической насадке фотодатчик, диафрагму, размещенную между излучателем и шторкой с возможностью вращения на фиксированный угол вокруг своей оси, и светоделительную пластину, установленную между диафрагмой и шторкой с возможностью направления отраженной части луча на фотодатчик, при этом ось вращения диафрагмы смещена параллельно оптической оси излучателя на величину не менее 1,1 диаметра лазерного луча, контур отверстия диафрагмы выполнен в виде замкнутой огибающей семейства окружностей, диаметры которых уменьшаются от величины, равной диаметру лазерного луча, до нуля, а их центры расположены по дуге окружности, радиус которой равен расстоянию от оси вращения диафрагмы до оси излучателя.