ЛАЗЕРНАЯ ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК A61N5/06 G02B6/26 

Изобретение относится к медицине и найдет применение в лечебной практике для улучшения воздействия лазерного луча на биологически активные точки организма больного.

Известны лазерные установки, применяемые в терапевтической практике для лечения ХИБС (хроническая ишимическая болезнь сердца), патологии желудочно-кишечного тракта и т.д. в том числе, на базе низкоэнергетических гелий-неоновых лазеров установки "Ягода", "УФЛ-01", и на базе полупроводниковых лазеров установки "Узор", "Катарасис-001 Л" и др.

Так, в работе "Применение излучения гелий-неонового лазера для лечения ХИБС" (Москва, 1987 г.) описана лазерная установка, состоящая из излучателя, источника питания, индикатора плотности мощности излучения. Недостаток данного прибора высокая расходимость пучка лазерного излучения, достигающая десятков градусов, что определяет большой размер пятна на биологической ткани и малый уровень плотности мощности излучения. Следствием этого является небольшая глубина проникновения лазерного луча на биологически активные точки организма.

В данной работе в качестве прототипа взят лазерный терапевтический аппарат "Узор", который предназначен для исследования влияния низкоинтенсивного лазерного импульсного излучения ближней ИК-области спектра от полупроводниковых излучателей на биологические ткани. Аппарат состоит из блока питания, управления и излучателя полупроводникового лазера.

Недостатком "Узора" является низкая степень проникновения лазерного излучения в биоткани.

Цель изобретения улучшение результатов лечения больных ХИБС путем увеличения глубины проникновения лазерного луча в биологические ткани.

Новая лазерная терапевтическая установка, состоящая из стандартных блоков питания и управления, излучателя полупроводникового лазера, отличается тем, что для увеличения глубины проникновения лазерного излучения в биологические ткани содержит насадку, в которую входит волноводный оптический концентратор излучения, состыкованный со световодом.

На фиг. 1 изображена блок-схема лазерной терапевтической установки; на фиг. 2 волноводный оптический концентратор.

Установка состоит из блока питания и управления 1, излучателя полупроводникового лазера 2, волноводного оптического концентратора излучения 3 с многослойным диэлектрическим покрытием 5 и световода 4. Волноводный оптический концентратор излучения 3 представляет собой отрезок световода, выполненного в виде усеченного конуса, наружная коническая поверхность которого покрыта чередующимися четвертьволновыми слоями диэлектриков с двумя различными значениями показателя преломления. Он состыкован со световодом 4 посредством стыковочного узла 6. Насадка лазерной терапевтической установки состоит из волноводного оптического концентратора излучения 3, который представляет собой отрезок световода, выполненного в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении от излучателя полупроводникового лазера 2 к световоду 4.

Диаметр основания конуса (входная апертура) равен ширине кристалла излучателя полупроводникового лазера 2, а диаметр вершины конуса (выходная апертура) равен диаметру световода.

Входящий в волноводный оптический концентратор излучения 3 сильно расходящийся пучок излучения лазера за счет многократных отражений внутрь от покрытой слоями диэлектриков поверхности усеченного конуса и за счет явлений полного внутреннего отражения света концентрируется на входном торце концентратора, состыкованного со световодом.

Снаружи концентратор излучения 3 покрыт чередующимися четвертьволновыми слоями диэлектрика с двумя различными значениями показателя преломления. Первый слой, непосредственно прилегающий к поверхности конуса, а также последующие нечетные слои, имеют показатель преломления n₁, меньший, чем показатель преломления материала конуса n₀, т. е. n₁<n₀. Этим обеспечивается полное внутреннее отражение излучения лазера от границы раздела конус первый слой покрытия для лучей, распространяющихся под малыми углами θ к оси конуса, q < θ_o, где θ_o- предельный угол, который может быть определен из уравнения

где ψ угол при вершине конуса.

Для лучей, распространяющихся под большим углом (θ > θ_o), возникает отражение внутрь от чередующихся слоев диэлектрика, оптическая толщина каждого из которых равна четверти длины волны излучения лазера, за счет интерференции света в слоях. Значения показателя преломления для первого и каждого нечетного слоя n₁, а каждого четного слоя n₂, причем n₁<n₂. Слои располагаются следующим образом: первым нанесен слой со значением коэффициента преломления n₁, следующим n₂ и т.д.

Для данной лазерной терапевтической установки конус был изготовлен из кварца (n₀= 1,46), в качестве нечетных диэлектрических слоев использовался фтористый магний MgF₂ с коэффициентом преломления n₁=1,38, а четных сульфид цинка ZnS с n₂=2,35. Также, могут быть применены другие пары веществ, например: LiF Zns, MgF₂ - ZrO₂ и др.

Угол при вершине конуса зависит от величины расходимости излучения лазера и от коэффициентов преломления материалов концентраторов и диэлектрических слоев.

Установка работает следующим образом.

При включении блока питания 1 излучатель полупроводникового лазера 2 генерирует сильно расходящийся пучок лазерного излучения. Указанный пучок попадает на входной торец волноводного оптического концентратора излучения и за счет многократных отражений концентрируется на выходном торце и через стыковочный узел 6 попадает в световод 4.

Посредством световода 4 лазерное излучение проводится к биологически активным точкам пациента. Время облучения 1-й точки 1,5 мин, на курс лечения пациента устанавливается 15 процедур.

Проведем обоснование повышения эффективности работы лазерной терапевтической установки путем расчета физических параметров.

Показатели физического расчета по обычной методике лечения ХИБС полупроводниковым аппаратом "Узор" следующие.

Типичный размер пятна излучения лазера на теле пациента 4 мм на 6 мм, следовательно площадь пятна:
S=A•B,
где S площадь пятна;
A и B длины сторон пятна, следовательно в нашем случае:
S=4 мм•6 мм=24 мм².

Плотность мощности излучения пятна:

где P_вых-мощность,
S площадь пятна,
следовательно, в нашем случае:
.

При этом глубина проникновения луча лазера составляет около 2 мм.

Использование заявляемой лазерной терапевтической установки и моноволоконного световода марки КПО600, позволяет получить пятно на теле пациента диаметром 0,6 мм, а его площадь составляет:
S = πR²,
где S площадь пятна,
R радиус пятна,
следовательно:

Мощность за счет возникновения дополнительных потерь в концентраторе и стыковочном узле снижается до 1,4 Вт, а плотность мощности возрастает и будет равняться:

где P_вых мощность,
S площадь пятна,
следовательно:
.

При этом глубина проникновения лазерного луча увеличивается до 50 мм, так как увеличивается плотность мощности на выходе световода, чем и достигается лечебный эффект.

Предлагаемая лазерная терапевтическая установка была апробирована на 25 больных ХИБС. В результате установлено, что луч лазера, проникая на большую глубину, улучшает воздействие на БАТ и на очаг поражения.

В то же время, по данным И.М. Корочкиной (1987 г.), применяющей стандартную лазерную терапевтическую установку, на 5-7 процедуре наблюдалось учащение приступов заболевания. Такое своеобразное обострение заболевания отмечалось 2-3 дня, но в процессе лечения оно повторялось с кратностью, соответствующей дню начала 1-го обострения (на 6, 12, 18 дни).

У больных, лечение которых осуществлялось предлагаемой лазерной терапевтической установкой, таких явлений не наблюдалось.

Одновременно с этим исследовалось перекисное окисление липидов крови методом хемолюминисценций до начала лечения, через 10 процедур и через 15 процедур после лазеротерапии, оценивались процессы пероксидации липидов. Согласно перекисной теории ХИБС (Меерсон ф. 3. 1986 г.), заболевание происходит в результате срыва физиологической антиоксидантной системы, когда цепной лавинообразный процесс свободно-радикального окисления липидов вызывает комплекс патологических проявлений, названный синдромом пероксидации.

На основании анализов полученных данных был сделан вывод, что лучший эффект у больных ХИБС наступал под влиянием воздействия заявляемой лазерной терапевтической установки с частотой импульсов 80 Гц и мощностью излучения 2 Вт. При этих параметрах, с учетом увеличения глубины проникновения лазерного луча, отсутствовал болевой синдром, быстрее наступало улучшение ЭКГ. Побочных явлений при данном методе лечения не отмечено. В процессе лечения болевой синдром уменьшается вплоть до полного исчезновения.

Противопоказания к лечению:
1. Наклонность к кровотечениям.

2. Новообразования различной этиологии.

3. Высокая температура.

4. Открытая форма туберкулеза.

5. Заболевания крови.

6. Тиреотоксикоз.

7. Острые инфекционные заболевания.

8. Застойная сердечная недостаточность II-III степени.

Пример 1. Больной З. 45 лет, поступил в кардиологическое отделение железнодорожной больницы с диагнозом ХИБС, стабильная стенокардия, напряжения ФК-II.

В момент поступления состояние больного средней тяжести. Жалобы на загрудные боли, возникающие при физической нагрузке. На ЭКГ нормальное положение электрической оси сердца, ритм синусовый, с.с.с. 67 в мин. Гипертрофия миокарда левого желудочка с перегрузкой, диффузные изменения миокарда. При выполнении велоэргометрической пробы отмеченная пороговая нагрузка составила 440 кгм/мин.

Назначен курс лазерной терапии по биологически активным точкам (верх. кр. гр. верх. тон.) заявленной лазерной терапевтической установкой. На 5-7 процедуре обострения заболевания не отмечалось. После 7-й процедуры наступил анальгетический эффект (см. табл. 1).

Пример 2. Больной М. 47 лет, находился на лечении в кардиологическом отделении железнодорожной больницы.

Диагноз: ХИБС, постинфарктный кардиосклероз, стабильная стенокардия напряжения II ФК, экстросистология, НК I ст.

При поступлении имелись жалобы на сжимающие боли в области сердца, возникающие при физической нагрузке (до 5-6 таблеток нитроглицерина в сутки), одышка.

Из анамнеза следует, что в 1987 г. больной перенес инфаркт миокарда.

Объективно: кожные покровы обычной окраски, периферических отеков нет. Ад 140/90 мм рт.ст. ч.с.с. 80 в/мин. Границы сердца: правая по правому краю грудины, левая 1,2 см к наруже от левой средне-ключичной линии, верхняя 3 межреберье.

Тоны сердца аритмичны, приглушены, акцент II тона. Экстросистолы 1-2 в мин. Аускультавтативно везикулярное дыхание. Желудочно-кишечный тракт без патологии.

На ЭКГ ритм синусовый. Признаки гипертрофии левого желудочка. Рубцовые изменения задней стенки левого желудочка. Ишемия в области задне-боковой стенки ("-" ST в отведениях II, III; а YF; Y₅; Y₆).

При выполнении велоэргометрической пробы отмечены средняя толерантность к физической нагрузке: 440 кгм/мин, на 9-й минуте появились ангинозные боли. Больному на фоне медикаментозной терапии (нитраты 106 мг, обзидан 122 мг) проведен курс лазеротерапии, была взята кровь на перекисное окисление липидов (см. табл. 2).

Биохимические показатели имели положительную динамику. В результате лечения отмечен хороший клинический эффект, исчезли ангинозные боли, перебои в области сердца. Больной перестал дополнительно пользоваться нитроглицерином, через 15 дней больному были отменены нитраты, доза блокаторов уменьшена до 4 мг. На ЭКГ ритм синусовый; ST "+" II, III; а YF, Y₅-Y₆. В остальном без динамики. Отмечено повышение толерантности к физической нагрузке: мощность пороговой нагрузки возросла до 660 кгм/мин. Необходимо отметить, что у больных побочных эффектов или ухудшения состояния на фоне лазеротерапии не отмечалось.

По сравнению с прототипом предлагаемая лазерная терапевтическая установка посредством внедрения волноводного оптического концентратора излучения и световода RG - ⊘ 600 обладает следующими преимуществами:
обеспечивается увеличение глубины проникновения лазерного луча к биологически активным точкам пациента за счет увеличения плотности мощности на выходе;
достигается малогабаритность и простота прибора в эксплуатации;
создается возможность применения установки в домашних условиях.

Использование: изобретение относится к области медицины и может быть применено для лечения больных ХИБС. Сущность изобретения: лазерная установка, выполненная из блока питания и управления, излучателя полупроводникового лазера, содержит насадку, состоящую из волноводного оптического концентратора излучения, состыкованного со световодом. Волноводный оптический концентратор излучения представляет собой отрезок световода, выполненного в виде усеченного конуса, наружная коническая поверхность которого покрыта чередующимися четвертьволновыми слоями диэлектриков с двумя различными значениями показателя преломления. Первый слой, непосредственно прилегающий у поверхности конуса, а также все нечетные слои имеют показатель преломления меньший, чем у материала конуса, а все четные слои диэлектрика - показатель преломления больший, чем у нечетных слоев. 2 ил., 2 табл.

Лазерная терапевтическая установка, содержащая блок питания и управления, излучатель полупроводникового лазера и насадку световода, отличающаяся тем, что насадка световода выполнена в виде отрезка световода в форме усеченного конуса, при этом наружная коническая поверхность насадки покрыта чередующимися четвертьволновыми диэлектрическими слоями с двумя различными значениями показателя преломления, причем первый слой, непосредственно прилегающий к конической поверхности, а также все нечетные слои имеют показатель преломления меньше, чем у материала насадки, а все четные слои показатель преломления больше, чем у нечетных слоев.