Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения Российский патент 2018 года по МПК A61C11/00 G09B23/28 

Описание патента на изобретение RU2647373C1

Изобретение относится к медицинским моделям и может найти широкое применение, преимущественно, в хирургической стоматологии, как для обучения медицинского персонала, так и для тестирования хирургического оборудования, например роботизированного мультифункционального лазерного хирургического комплекса для малоинвазивной терапии онкологической патологии органов и тканей головы, шеи и челюстно-лицевой области.

Для моделирования различных стоматологических патологий используют различные диагностические модули в виде фантомов, содержащих жесткий базис, на котором выполнены сегменты верхней и нижней челюсти с искусственной десной и зубными рядами. Жесткий базис изготавливают из твердой пластмассы, обладающей лучшими физико-механическими свойствами. Искусственную десну изготавливают из эластомеров. Например, на основе отверждаемой жидкой резины (патент РФ №2349966), силиконовой резины (US 5120229), эластичной пластмассы (SU 1337910).

Применяемые эластичные пластмассы для изготовления искусственной десны должны удовлетворять следующим требованиям: быть безвредными для организма; обладать способностью прочно соединяться с базисом протеза; сохранять эластические свойства и постоянство объема; иметь хорошую смачиваемость. Материал для искусственной десны под базисы съемных протезов должен иметь показатель упругости, близкий к упругости слизистой оболочки полости рта, покрывающей ткани протезного ложа.

Используемые в стоматологических фантомах материалы искусственной десны обладают схожими с биологической тканью механическими характеристиками, что допускает их эффективное использование для тестирования хирургического оборудования для обучения медицинского персонала только в случае, если такое оборудование является традиционным, т.е. механическим.

Однако аналоги не пригодны для применения с использованием малоинвазивного лазерного хирургического оборудования, применяемого все более широко как в качестве единственной технологической основы проводимых операций, так и в комбинации с механическим оборудованием.

Применение в стоматологии лазерных установок с компьютерным управлением во многом обусловило существенный прогресс в лечении таких распространенных стоматологических заболеваний, как болезни пародонта и слизистой оболочки полости рта, одонтогенные, воспалительные процессы, доброкачественные и злокачественные опухоли полости рта. С их появлением стало возможным наряду с непрерывным режимом генерации лазерного излучения работать в импульсном и импульсно-периодическом режимах, отличающихся высокой эффективностью рассечения тканей, коагуляции и абляции. Кроме того, компьютерное управление позволяет одновременно регулировать соотношения (корреляции) основных энергетических параметров лазерного излучения - мощность, длительность, частоту следования импульсов и пауз между ними.

Из патентно-информационной литературы авторами не найдены материалы искусственной десны, пригодной для использования малоинвазивного лазерного хирургического оборудования, применяемого все более широко как в качестве единственной технологической основы проводимых операций, например, для имитации разрезов десны, так и в комбинации с механическим оборудованием.

Задача предлагаемого технического решения - формирование искусственной десны, пригодной для применения как малоинвазивного оптического (лазерного) хирургического оборудования, так и традиционного инвазивного механического, для симуляции патологии зубочелюстной системы с моделированием возможных комбинаций патологических состояний.

Технический результат - расширение технологических возможностей изготовления искусственной десны из доступного материала для использования стоматологического фантома в малоинвазивном лазерном хирургическом оборудовании.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения в малоинвазивном оптическом хирургическом оборудовании состоит из затвердевшего 5-25% водного раствора желатина с добавлением аминоуксусной кислоты или пролина, взятых в количестве 8-10 масс. % к общему количеству раствора.

Техническое решение основано на создании искусственной десны для имитации операций малоинвазивным медицинским инструментом на основе диодного лазера, выполняющего функцию очень точного скальпеля, способного к абляции и выпариванию биологической ткани. Такое воздействие обусловлено тем, что излучение диодного лазера, обладающего рабочим диапазоном длин волн 1250-1270 нм, для которых характерно малоинвазивное разрушающее/деструктивное воздействие на биологические мягкие ткани человека, при этом важно учитывать, что максимум поглощения кислорода находится в данном диапазоне.

В результате проведенных испытаний авторами был отобран материал для искусственной десны заявляемого состава, наиболее полно подходящий к заданным условиям. За пределами указанного диапазона материал искусственной десны не удовлетворяет механическим характеристикам биологической ткани (при концентрации раствора менее 5% искусственная слизистая чрезмерно мягкая, а при концентрации более 25% она чрезмерно жесткая). Искусственная десна сохраняла эластические свойства и постоянство объема и при этом обладала хорошей смачиваемостью.

Применение искусственной десны было использовано в ходе работ по экспериментальному обоснованию модели роботизированного мультифункционального хирургического комплекса для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии с тренажерной функцией. В качестве технологического оборудования использовался хирургический лазер EMPD-1260-2P, установленный на робот-манипулятор Leichtbauroboter 4+, программно управляемый стандартным персональным IBM компьютером PC.

Для экспериментального стенда была выбрана стандартная челюсть с установленной на жестком базисе искусственной десны (см. фиг. 1, 2, 3). В качестве сравнительного образца использовали искусственную десну из силикона при воздействии на нее малоинвазивного оптического хирургического инструмента диодного лазера, генерирующего наносекундное импульсное излучение в диапазоне длин волн 1250-1270 нм. Аналогично были проведены испытания с использованием искусственной десны, изготовленной из затвердевшего желатинового раствора заявленного состава.

Авторами были проведены исследования типовых траекторий перемещения лазерного рабочего органа роботом и оценка качества получаемого разреза, при этом необходимо, чтобы материал модели челюсти поглощал большую часть энергии лазерного излучения. Искусственную десну из силикона использовать нельзя, т.к. коэффициента пропускания излучения составлял 60%, что значительно меньше коэффициента пропускания излучения биологической ткани на данной длине волны. При использовании искусственной десны из затвердевшего раствора желатина коэффициент пропускания составил 98-100%.

Пример 1 изготовление искусственной десны

Сначала готовили базовую желатиновую основу 5-25% водного раствора желатина путем смешения при температуре 35°С в течение 10 мин. Затем добавляли аминоуксусную кислоту в качестве селективного осадителя, взятую в количестве 8-10 масс. % к общему количеству раствора.

Затем приготовленную смесь заливали в литейную форму на основе полимерного компаунда, которая отражала геометрию искусственной десны. Смесь подвергали вакуумированию для удаления пузырьков растворенного воздуха и улучшения качества отливки. Через 8 часов затвердевшая форма удалялась из литьевой формы. Механические и оптические свойства полученной искусственной десны соответствовали основным характеристикам для дальнейшего использования эластичного материала и указаны в таблице 1.

Аналогичные результаты были получены с использованием в качестве осадителя пролина.

Пример 2. Воздействие лазерного излучения (см. фиг. 3)

Полученная искусственная десна по примеру 1 подвергалась низко интенсивному лазерному излучению с длиной волны 630-1300 нм. При этом происходила фотохимическая реакция, в ходе которой выделялся активный (синглетный кислород), который запускает каскад окислительных процессов, приводящих к гибели патогенных микроорганизмов и разрушению патологически измененных тканей пародонта, что возможно использовать как при имитации разрезов, так и при создании модели лечения пародонтита. Прямое определение синглетного кислорода определялось по его люминесценции при 1270 нм. Синглетный кислород способствовал усилению разрушения искусственной десны, являющейся имитатором биологической ткани.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле изобретения признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата. Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2647373C1

название год авторы номер документа
Способ лечения хронических периодонтитов с применением технологии трансканальной лазерной беспигментной фотоабляции 2021
  • Чунихин Никита Андреевич
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
RU2753794C1
ЛАЗЕРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ, ГИПЕРТЕРМИИ И ХИРУРГИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ОБЛАСТИ (ВАРИАНТ) 2016
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Янушевич Олег Олегович
RU2635773C1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ОДОНТОГЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ СИНГЛЕТНОЙ ОКСИТЕРАПИИ 2017
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Широков Юрий Евгеньевич
  • Сырникова Нина Владимировна
  • Чобанян Армине Гариковна
  • Ахмазов Евгений Владимирович
  • Базикян Ольга Анатольевна
  • Зудина Марина Николаевна
RU2652565C1
Способ комплексной терапии болезней пародонта с помощью лазерной микрохирургии и синглетной фотоокситерапии 2018
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Гаджикулиев Саидахмед Артурович
  • Царев Виктор Николаевич
  • Базикян Ольга Анатольевна
  • Чунихин Никита Андреевич
RU2696228C1
Роботизированный мультифункциональный лазерный хирургический комплекс 2018
  • Янушевич Олег Олегович
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Воротников Андрей Александрович
  • Климов Даниил Дмитриевич
  • Подураев Юрий Викторович
RU2693216C1
Способ лечения себорейного дерматита с применением лазерной окситерапии 2017
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Макарова Дарья Андреевна
  • Перламутров Юрий Николаевич
RU2649505C1
СПОСОБ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ХРОНИЧЕСКОГО ПАРОДОНТИТА 2014
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Янушевич Олег Олегович
  • Сырникова Нина Владимировна
  • Чобанян Армина Гариковна
RU2552911C1
Универсальное лазерно-диодное медицинское устройство 2018
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Янушевич Олег Олегович
RU2687568C1
Способ дентальной имплантации у пациентов, больных эпилепсией 2020
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Мацепуро Александр Александрович
  • Власов Павел Николаевич
  • Чунихин Андрей Анатольевич
RU2753240C1
Тканеинженерная конструкция для восполнения объема костной ткани челюстно-лицевой области 2019
  • Базикян Эрнест Арамович
  • Тарба Илона Ивановна
  • Чунихин Андрей Анатольевич
  • Воложин Григорий Александрович
  • Иванов Владимир Константинович
  • Баранчиков Александр Евгеньевич
  • Прокопов Алексей Александрович
RU2729365C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 647 373 C1

Реферат патента 2018 года Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения

Изобретение относится к медицинским моделям и может найти широкое применение, преимущественно, в хирургической стоматологии, как для обучения медицинского персонала, так и для тестирования хирургического оборудования, например роботизированного мультифункционального лазерного хирургического комплекса для малоинвазивной терапии онкологической патологии органов и тканей головы, шеи и челюстно-лицевой области. Предлагаемая искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения состоит из затвердевшего 5-25% водного раствора желатина с добавлением аминоуксусной кислоты или пролина, взятых в количестве 8-10 мас.% к общему количеству раствора. Технический результат - расширение технологических возможностей изготовления искусственной десны из доступного материала для использования стоматологического фантома в малоинвазивном лазерном хирургическом оборудовании. 1 табл., 2 пр., 3 ил.

Формула изобретения RU 2 647 373 C1

Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения, отличающаяся тем, что десну изготавливают из затвердевшего 5-25% водного раствора желатина с добавлением аминоуксусной кислоты или пролина, взятых в количестве 8-10 мас.% к общему количеству раствора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2647373C1

US 5120229 A, 09.06.1992
Приспособление для покрывания клеем заготовок картонных коробок 1927
  • Э.Г. Иене
SU11367A1
Токарный резец 1924
  • Г. Клопшток
SU2016A1
CHEN Y
et al
Gel Phantom in selective laser phototherapy
Proc
of SPIE, 2008, Vol
СТОЛ С ВДВИЖНЫМ ДИВАНОМ, МОГУЩИЙ БЫТЬ ПРЕВРАЩЕННЫМ В КРОВАТЬ 1926
  • Дрешер Я.Б.
SU6870A1
Физический обесцвечиватель для стекла 1977
  • Боргман Владимир Александрович
  • Каминская Нинель Львовна
  • Шуваева Ирина Петровна
SU687008A1
FARRER A.I
et al
Characterization and evaluation of tissue-mimicking gelatin phantoms for use with MRgFUS
Journal of Therapeutic Ultrasound, 2015, 3:9, Published online, 2015, Jun 16, [он-лайн], [найдено 24.01.2018]
Найдено в Интернете: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4490606/
.

RU 2 647 373 C1

Авторы

Базикян Эрнест Арамович

Чунихин Андрей Анатольевич

Янушевич Олег Олегович

Буйнов Максим Александрович

Климов Даниил Дмитриевич

Подураев Юрий Викторович

Даты

2018-03-15Публикация

2017-03-21Подача