ЛАЗЕРНОЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2014 года по МПК A61N5/67 

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение в терапевтических целях при лечении различных заболеваний путем облучения пораженной области лазерным излучением.

Известны устройства для лечения злокачественных опухолей, содержащие связанный с процессором оптический блок, включающий два излучателя, генерирующих лазерное излучение в видимом диапазоне и ближней ИК-области оптического диапазона соответственно, подведенных через разъем преобразователя к волоконно-оптическому световоду, несущему на дистальном конце сменный диффузор, температурный сенсор, источник питания, порт программирования, блок ввода данных и дисплей, при этом температурный сенсор выполнен в виде коаксиально распределенных термодатчиков, подключенных к процессору и закрепленных на торцах оптоволокон, помещенных с возможностью продольного перемещения в наклоненных к периферии каналах наконечника полой иглы (патент РФ №2297858 по М.Кл. A61N 5/067, опубл. 27.04.2007 г.) (аналог).

Однако такие устройства предусматривают лишь определение места локализации пораженных клеток, имеющих повышенную температуру, для выбора типа лазерного излучения.

Известны лазерные медицинские устройства, содержащие связанные между собой микропроцессор управления, соединенный с преобразователем, и оптический блок, имеющий два излучателя, генерирующих лазерное излучение соответственно в видимом и инфракрасном диапазонах оптического спектра, к дистальному торцу общего оптоволокна которых подключен сменный инструмент, при этом микропроцессор оснащен блоками индикации и ручного регулирования, а преобразователь подсоединен к оптоволокну и выполнен в виде конического рассеивателя с диффузным отражением стенок, который с микропроцессором коммутируется посредством встроенного в основание фотодиода (патент РФ №2392018 по М.Кл. A61N 5/067, опубл. 20.06.2010 г.) (аналог).

Однако указанные устройства ориентированы только на измерение светового потока и контроль заданного уровня мощности лазерного излучения, подаваемого к обрабатываемому биологическому объекту.

Известен также лазерный терапевтический аппарат, содержащий лазер видимого диапазона, перестраиваемый лазер на красителях с твердотельной матрицей и системой ее вращения и устройство неинвазивной передачи лазерного излучения на биообъект, причем на выходе лазера видимого диапазона установлен поляризатор с возвратным дихроичным зеркалом таким образом, чтобы вектор линейной поляризации лазера видимого диапазона совпадал с вектором линейной поляризации перестраиваемого лазера на красителях, при этом резонатор перестраиваемого лазера на красителях содержит устройство кулачкового типа, обеспечивающее вращение активного элемента в твердотельной матрице совместно с его качанием по спирали Архимеда с постоянной линейной скоростью (патент РФ №2174024 по М.Кл. A61N 5/067, опубл. 27.09.2001 г.) (прототип).

Известное устройство обладает следующими недостатками:

а) устройство является сложным и ненадежным ввиду наличия большого количества компонентов;

б) чрезмерно большое количество движущихся и вращающихся узлов и деталей приводит к нарушению настроек устройства и снижению эффективности лечения заболеваний;

в) вращение активного элемента совместно с его качанием по спирали Архимеда обуславливает непредсказуемые изменения интенсивности воздействующего лазерного излучения.

Задачами (целью) настоящего изобретения являются повышение эффективности лечения заболеваний, обеспечение стабильности параметров облучающего лазерного потока излучения и упрощение конструкции лазерного терапевтического устройства.

Указанные задачи достигаются тем, что в лазерном терапевтическом устройстве, включающем источник лазерного излучения по крайней мере с одним лазером, световод, соединенный с источником лазерного излучения, и оптическую систему для формирования луча, имеющую вращающийся элемент, между источником лазерного излучения и входным торцом световода последовательно установлены оптически связанные первый объектив, расстояние от которого до входного торца световода меньше его фокусного расстояния, световод и второй объектив, установленный за выходным торцом световода с возможностью согласования апертуры второго объектива с апертурой выходящего из световода светового пучка, коллиматор, включающий отрицательную линзу и объектив, формирующий коллимированный световой пучок, в котором установлен дифракционный элемент, например дифракционная решетка, дифрагированные пучки которого выполняют роль источников воздействующего на пораженную ткань лазерного излучения. Дифракционный элемент конструктивно выполнен с возможностью его установки под углом к оптической оси, за счет чего обеспечивается плавное изменение уровня плотности мощности излучения в дифрагированных пучках, воздействующих на пораженную ткань. Кроме того, дифракционный элемент установлен с возможностью вращения вокруг оптической оси, что обеспечивает кратковременное с заданной периодичностью воздействие на пораженную ткань дискретными в пространстве дифрагированными пучками. При использовании лазеров с другими длинами волн излучения перед первым объективом под углом к оптической оси установлена светоделительная пластина для ввода излучения в оптическую систему. Светоделительная пластина выполнена с возможностью ввода/вывода ее из рабочего положения. Светоделительная пластина изготовлена с близкими значениями коэффициентов отражения ρ и пропускания τ, то есть ρ≈τ≈0,5.

На фиг.1 представлена схема лазерного терапевтического устройства с одним лазером; на фиг.2 показана схема лазерного терапевтического устройства по крайней мере с двумя лазерами.

Лазерное терапевтическое устройство включает лазерный источник излучения, выполненный в виде основного лазера 1, и волоконный световод 2. Между лазером 1 и входным торцом световода 2 установлен первый объектив 3. Расстояние от объектива 3 до входного торца световода 2 выбрано меньше, чем длина его фокусного расстояния. За выходным торцом световода 2 установлен второй объектив 4 с возможностью согласования апертуры второго объектива с апертурой пучка, выходящего из световода. Далее последовательно после второго объектива 4 установлен коллиматор, включающий отрицательную линзу 5 и объектив 6, формирующий пучок параллельных световых лучей. В этом коллимированном пучке установлен дифракционный элемент 7, например дифракционная решетка, дифрагированные пучки излучения которой выполняют роль источников облучения пораженных тканей. Дифракционный элемент 7 выполнен с возможностью его установки под углом α к оптической оси системы. Кроме того, дифракционный элемент 7 имеет возможность вращения вокруг оптической оси системы. На поверхности 8 указаны сечения световых пучков, представляющих из себя зоны облучения в соответствующих порядках дифрагированных пучков: 0; +1; -1; +2; -2 и так далее. Указанные зоны облучения соответствуют интенсивностям дифрагированных пучков I₀, I_±1 и I_±2, каждая из которых определяется некоторой долей от общей интенсивности потока излучения I_n.

При использовании для терапевтических целей лазерного излучения с несколькими длинами волн предусмотрена установка дополнительных лазеров 9, для чего в пространстве между лазером 1 и первым объективом 3 под углом к оптической оси установлена светоделительная пластина 10. Светоделительная пластина 10 выполнена с возможностью ввода/вывода ее из рабочего положения. Светоделительная пластина 10 изготовлена полупрозрачной, что позволяет вводить излучение от лазеров с другими длинами волн и проводить облучение излучением, включающем несколько длин волн. Светоделительная пластина 10 имеет близкие по значениям коэффициенты отражения ρ и пропускания τ, то есть ρ≈τ≈0,5.

Лазерное терапевтическое устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение (световой пучок) от лазера 1 проходит через первый объектив 3 и направляется во входной торец световода 2, и пучок проходит сквозь волоконный световод 2. Затем световой пучок проходит через второй объектив 4, отрицательную линзу 5 и объектив 6 и падает на дифракционный элемент 7. Далее образующиеся дифрагированные пучки воздействуют на поверхность тканей, и тем самым осуществляется репарация поврежденных тканей.

При воздействии на ткань интенсивность дифрагированных пучков может плавно регулироваться за счет изменения угла падения α светового пучка на дифракционный элемент 7.

Время воздействия лазерного излучения на ткань регулируется за счет выбора угловой скорости вращения дифракционного элемента 7 вокруг оптической оси. При этом элемент может быть установлен как под углом к оптической оси, так и по нормали к ней. Поскольку пучки в порядках дифракции пространственно разделены углами дифракции, то это играет эффективную роль для формирования потоков облучения в порядках и выборе времени локального облучения пораженной ткани.

Установка дифракционного элемента 7 с возможностью вращения вокруг оптической оси обеспечивает кратковременное с заданной периодичностью воздействие на пораженную ткань дискретными в пространстве дифрагированными пучками.

Предложенное конструктивное устройство дифракционного элемента позволяет на первом этапе лечения проводить процедуру при малых значениях плотности потока мощности излучения и при этом задавать нужное время воздействия потока излучения на пораженную ткань.

Облучение одним лазером или одновременно несколькими лазерами производится путем ввода/вывода светоделительного элемента 10 из оптической системы устройства.

Предлагаемое изобретение позволяет стимулировать процессы репарации, улучшить кровообращение в тканях, ускорить эпителизацию и тем самым обеспечивает эффективное лечение заболеваний. Повышение эффективности лазерной терапии происходит за счет выбора пучков с разной интенсивностью в широком дифракционном диапазоне. Устройство обеспечивает стабильность параметров лазерного облучения, что позволяет снизить риск развития осложнений и исключить рецидивы. Для выбора необходимой интенсивности потока облучения не требуется применять в устройстве специальные ослабляющие фильтры, поляризаторы и так далее, что упрощает конструкцию терапевтического устройства и обеспечивает стабильность.

Предлагаемое терапевтическое устройство дает возможность проводить процесс облучения как в статическом, так и в динамическом режимах работы. Причем последний режим позволяет проводить мягкий режим облучения за счет выбора дифрагированных пучков разной интенсивности (разной плотности потока излучения) и за счет времени облучения, определяемой скоростью вращения дифракционного элемента.

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение в терапевтических целях. Технический результат - обеспечение стабильности параметров воздействующих факторов и упрощение конструкции терапевтического устройства. Лазерное терапевтическое устройство включает в себя источник лазерного излучения по крайней мере с одним лазером, лазерный световод, соединенный с источником лазерного излучения, и оптическую систему для формирования луча, имеющую вращающийся элемент. Между источником лазерного излучения и входным торцом световода последовательно установлены оптически связанные первый объектив, расстояние от которого до входного торца световода меньше его фокусного расстояния, световод и второй объектив, установленный за выходным торцом световода с возможностью согласования его апертуры с апертурой падающего на него светового пучка, коллиматор, включающий отрицательную линзу и объектив, в коллимированном пучке которого установлен дифракционный элемент, например дифракционная решетка. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Лазерное терапевтическое устройство, включающее источник лазерного излучения по крайней мере с одним лазером, лазерный световод, соединенный с источником лазерного излучения, и оптическую систему для формирования пучка, имеющую вращающийся элемент, отличающееся тем, что между лазерным источником и входным торцом световода последовательно установлены оптически связанные первый объектив, расстояние от которого до входного торца световода меньше его фокусного расстояния, световод, второй объектив, установленный за выходным торцом световода с возможностью согласования апертуры второго объектива с апертурой пучка, выходящего из световода, коллиматор, включающий отрицательную линзу и объектив, в коллимированном пучке установлен дифракционный элемент, дифрагированные пучки которого выполняют роль источников облучения пораженных тканей.

2. Лазерное терапевтическое устройство по п.1, отличающееся тем, что дифракционный элемент представляет собой дифракционную решетку.

3. Лазерное терапевтическое устройство по п.1, отличающееся тем, что дифракционный элемент выполнен с возможностью изменения угла расположения его плоскости относительно оптической оси.

4. Лазерное терапевтическое устройство по п.1, отличающееся тем, что дифракционный элемент выполнен и с возможностью его вращения вокруг оптической оси.

5. Лазерное терапевтическое устройство по п.1, отличающееся тем, что при использовании лазеров с другими длинами волн излучения перед первым объективом под углом к оптической оси установлена светоделительная пластина для ввода излучения в оптическую систему, причем светоделительная пластина изготовлена с возможностью ввода/вывода ее из рабочего положения.

6. Лазерное терапевтическое устройство по 5, отличающееся тем, что светоделительная пластина имеет близкие по значениям коэффициенты отражения ρ и пропускания τ с выполнением соотношения ρ≈τ≈0,5.