ЛАЗЕРНОЕ МЕДИЦИНСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК A61B17/36 

Изобретение относится к медицине, а именно к лазерным медицинским установкам, и может быть использовано для перфорации кожного покрова при взятии проб крови и кровеносных сосудов при пролонгированном введении лекарственных препаратов.

Известно лазерное устройство, содержащее установленные в корпусе рефлектор с отражающей внутренней поверхностью, образующей эллиптический резонатор. Вдоль фокальной линии резонатора расположена лазерная среда и источник накачки, который генерирует энергию для возбуждения лазерной среды и получения излучения. В данном устройстве для генерирования энергии накачки используются два устройства оптической накачки, каждое из которых содержит рефлектор с отражающей внутренней поверхностью, образующей оптический резонатор. Вдоль одной фокальной линии эллипса, образованной эллиптическим резонатором, расположен источник накачки. Вдоль другой фокальной линии установлен держатель лазерной среды (см. патент США N 4566107, H01S3/00, 1986 г.).

Анализируя известное техническое решение, необходимо отметить, что оно не предназначено для медицинских операций, в частности, эллиптический резонатор и фокусирующая система не позволяют получить лазерное излучение, необходимое для осуществления, например, перфорации кожного покрова при взятии пробы крови. Данная установка имеет сложную и крупногабаритную конструкцию.

Известно лазерное излучающее устройство в блоке для лечения полупроводниковым лазером. Устройство содержит корпус, в котором расположены несколько полупроводниковых лазеров, фокусирующую систему. Как и все лазеры, в данном устройстве лазеры содержат активный элемент и систему накачки (см. патент СССР N 1651777, A61B17/366, 1986 г.).

Это лазерное излучающее устройство принято за прототип, так как предназначено для лазерного воздействия на биологические ткани и наиболее близко по технической сущности изобретению.

К недостаткам устройства, принятого за прототип, следует отнести большие габариты, что приводит к затруднительному его использованию в клинических и поликлинических условиях. Затруднительно его применение для перфорации биологической ткани, например, для перфорации кожного покрова при взятии проб крови.

Целью изобретения является упрощение конструкции и сокращение сроков заживаемости участков биологических тканей, подвергшихся перфорированию.

Указанная цель достигается за счет того, что лазерное устройство для перфорации биологических тканей содержит корпус с расположенными в нем активным элементом с системой накачки и фокусирующей системой. Устройство снабжено кварцевой трубкой, а активный элемент установлен в ней. Система накачки выполнена в виде по меньшей мере одной лампы, установленной у кварцевой трубки, и расположенного вокруг них отражательного элемента. На торцах кварцевой трубки закреплено глухое и выходное зеркала. Отражательный элемент может быть выполнен в виде ленты из алюминия или серебра. Выходное зеркало системы накачки выполнено сферическим, а выходная короткофокусная линза фокусирующей системы закреплена под наклоном относительно оптической оси фокусирующей системы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид в разрезе лазерного устройства для перфорации биологических тканей; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Лазерное устройство для перфорации биологический тканей содержит корпус 1 с установленными в нем передней 2 и задней 3 заглушками. В передней 2 заглушке расположена короткофокусная линза 4, установленная под углом к оси корпуса и оптической оси фокусирующей системы. Фиксация линзы 4 осуществляется посредством гайки 5. В задней 3 заглушке установлена гайка 6.

В корпусе 1 лазерного устройства установлены лампы 7. Их может быть несколько от одной до десяти /в зависимости от диаметра лампы и ее мощности/. Лампы 7 расположены во втулке 8. В корпусе 1 расположена система накачки, в которую помимо ламп 7 входит резонатор, состоящий из кварцевой трубки 9, торцы которой выполнены параллельными друг другу. На одном из ее торцов установлено глухое зеркало 10, а на другом выходное зеркало 11, наружная поверхность которого имеет сферическую форму. В кварцевой трубке 9 на упругих элементах 12 размещен активный элемент 13.

Кварцевая трубка 9 с активным элементом 13 и лампы 7 фиксируются во втулке 8 друг относительно друга и относительно корпуса устройства. На втулку 8 наматывается лента 14. Тем самым образуют камеру накачки. Лента может быть выполнена из алюминия, серебра или другого материала с достаточной отражательной способностью. Активный элемент 13 на упругих опорах 12 помещается в кварцевую трубку 9, после чего на торцы трубки 9 крепятся глухое 10 и выходное 11 зеркала. Сферическая поверхность выходного зеркала 11 позволяет осуществлять предварительную фокусировку излучения и компенсировать его расходимость.

Собранная кварцевая трубка 9 с активным элементом 13 и лампами 7 размещаются во втулке 8, при этом последняя фиксируется в расточке корпуса 1. На корпус 1 навинчиваются заглушки 2 и 3. Через отверстие в заглушке 3 подводится питание ламп 7, осуществляется управление лазером.

Пространство между кварцевой трубкой 9 и активным элементом 13 заполняется водой или глицерином /возможен раствор хромпика/, в результате чего эффективный диаметр активного элемента 13 возрастает, что повышает эффективность накачки. Улучшается и охлаждение активного элемента 13. Герметичность резонатора позволяет заполнить его инертным газом или азотом, что повышает стойкость зеркал и снижает внутрирезонаторные потери.

Питание ламп 7 осуществляется от источника питания /на чертежах не показан/.

Лазерное устройство для перфорации биологических тканей работает следующим образом. В качестве активного элемента выбирается такой кристаллический элемент, который позволяет генерировать лазерное излучение с длиной волны 2,7 ^oC 3,0 мкм. Импульс излучения из резонатора через выходное зеркало 11 выходит предварительно сфокусированным и попадает на короткофокусную линзу 4, которая крепится под наклоном относительно оптической оси фокусирующей системы в передней 2 заглушке. Лазерное излучение фокусируется в плоскости среза передней 2 заглушки. Так как короткофокусная линза 4 крепится под наклоном, то из-за астигматизма излучение фокусируется не в точку, а в узкую полоску. Это позволяет делать не круглое отверстие, а узкое, похожее на разрез, что обеспечивает более быстрое заживание образовавшегося отверстия.

Можно использовать комплект передних 2 заглушек с линзами различного фокусного расстояния и оптических свойств.

Клинико-лабораторные исследования показали, что в результате воздействия лазерного излучения предложенным устройством на кожный покров пальца пациента образуется клиновидная рана. Широкая часть клиновидной раны находится у наружной поверхности кожного покрова пальца. В зависимости от толщины кожного покрова, изменяя энергию лазерного излучения от 0,5 Дж до 0,9 Дж можно получить ранку глубиной от 1,5 мм до 3 мм и шириной от 1 мм до 3 мм. Изменение величины энергии воздействия может быть осуществлено любым известным способом и в данном техническом решении не рассматривается.

Воздействие лазерным излучением указанными выше длиной волны и величиной энергии обеспечивает полное отсутствие тромбирования раневого канала, что, в свою очередь, обеспечивает свободное истечение крови. Перфорационное отверстие в биологической ткани имеет важное значение при пролонгированном введении лекарств пациенту, так как ткани не раздвигаются от механического воздействия, а уничтожаются /абсолютно стерильным способом/ в локальном объеме.

В результате воздействия лазерным излучением наблюдалось резкое уменьшение болевых ощущений. Это объясняется тем, что происходит практически мгновенное испарение тканей, в том числе и нервных окончаний. Кровь была получена в объеме, достаточном для проведения анализа и аналогичном объему, полученному традиционным методом перфорации, например, путем механического воздействия на кожный покров пациента.

Процесс воздействия лазерным излучением в достаточной мере является самоограничивающимся процессом. Это объясняется тем, что во время воздействия в ране образуется паровая ванна. Чем глубже происходит проникновение излучения, тем больше жидкости содержится в кожном покрове /как и в других тканях/. Таким образом, при достижении тканей, насыщенных жидкостью, например кровью, процесс воздействия значительно замедляется. Это свойство лазерного воздействия очень важно с точки зрения безопасности пациента.

Бесконтактный метод перфорации биологических тканей позволяет полностью исключить вероятность инфицирования пациента вирусами ВИЧ /СПИД/, гепатита и др.

Размещение активного элемента в трубке с иммерсионной жидкостью повышает эффективность накачки, а неразборная конструкция резонатора исключает разъюстировку и делает его герметичным. Заполнение резонатора сухим инертным газом или азотом снижает внутрирезонаторные потери и повышает стойкость зеркал.

Энергия светового импульса генератора выбирается такой, что нижние слои кожи разрушаются в необходимой для конкретного применения степени.

Из-за большой скорости протекания процесса и разрушения нервных окончаний вблизи вскрываемой зоны резко снижены болевые ощущения.

Область применения: изобретение относится к медицине, а именно к лазерным медицинским установкам, и может быть использовано для перфорации кожного покрова при взятии проб крови и кровеносных сосудов при пролонгированном введении лекарственных препаратов. Сущность изобретения: лазерное устройство для перфорации биологических тканей содержит корпус с установленными в нем лампами и активным элементом. Активный элемент установлен в кварцевой трубке. На торцах трубки закреплены глухое и выходное зеркала. На выходе фокусирующей системы под углом относительно оптической оси установлена короткофокусная линза. 2 ил.

Лазерное медицинское устройство, содержащее лазер с активным элементом и выходным и глухим зеркалами оптического резонатора, а также фокусирующую систему, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит кварцевую трубку, при этом активный элемент установлен внутри кварцевой трубки, на торцах которой закреплены глухое и выходное зеркала оптического резонатора, причем выходное зеркало выполнено сферическим, а фокусирующая система содержит выходное зеркало оптического резонатора и короткофокусную линзу, установленную на выходе фокусирующей системы под углом относительно ее оптической оси, при этом лазер выполнен с длиной волны излучения, равной 2,7-3,0 мкм.