RU50808U1

RU50808U1 - DEVICE FOR TREATING MALIGNANT TUMORS

Info

Publication number: RU50808U1
Application number: RU2005128322/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Витальевич Аргунов; Михаил Михайлович Мандрыка; Александр Александрович Мартынов; Юрий Александрович Митронов; Владимир Алексеевич Тищенко; Олег Тимофеевич Чижевский
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Прибор"
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2006-01-27

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, а более конкретно, к терапевтическим устройствам для лечения злокачественных опухолей путем облучения лазерным излучением, направленным на разрушение аномальных клеток без нарушения жизнедеятельности здоровых клеток. Устройство для лечения злокачественных опухолей содержит связанный с процессором оптический блок, включающий два излучателя, генерирующих лазерное излучение в видимом диапазоне и ближней ИК-области оптического диапазона соответственно, которые через разъем преобразователя сообщаются с волоконно-оптическим световодом, несущим на дистальном конце сменный диффузор, а также температурный сенсор, источник питания, порт программирования, блок ввода данных и дисплей. Новым является то, что температурный сенсор совмещен с эндоскопом, связанным с видиоконтрольным прибором, и выполнен в виде коаксиально распределенных термодатчиков, закрепленных на торцах оптоволокон, помещенных в наклоненных к периферии каналах наконечника полой иглы с возможностью относительного перемещения. Предложенное техническое решение обеспечило повышение эффективности направленной терапии локализованной онкологической опухоли при заметном сокращении времени лечения.The utility model relates to medical equipment, and more specifically, to therapeutic devices for treating malignant tumors by irradiation with laser radiation, aimed at destroying abnormal cells without disrupting the functioning of healthy cells. The device for treating malignant tumors contains an optical unit connected to the processor, including two emitters that generate laser radiation in the visible range and near infrared region of the optical range, respectively, which communicate through the converter connector with a fiber optic fiber carrying a replaceable diffuser at the distal end, and also a temperature sensor, power supply, programming port, data input unit and display. What is new is that the temperature sensor is combined with an endoscope connected with a video monitoring device and is made in the form of coaxially distributed temperature sensors mounted on the ends of optical fibers placed in the channels of the hollow needle tip inclined to the periphery with the possibility of relative movement. The proposed technical solution provided an increase in the effectiveness of targeted therapy of a localized cancer with a noticeable reduction in treatment time.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике, а более конкретно, к терапевтическим устройствам для лечения злокачественных опухолей путем облучения лазерным излучением, направленным на разрушение аномальных клеток без нарушения жизнедеятельности здоровых клеток.The proposed utility model relates to medical equipment, and more specifically, to therapeutic devices for treating malignant tumors by irradiation with laser radiation, aimed at destroying abnormal cells without disrupting the functioning of healthy cells.

Уровень данной области техники характеризует устройство для лазерной терапии по патенту на изобретение RU 2122873, А 61 N 5/067, 1998 г., которое содержит блок питания, связанный с ним микропроцессорный блок управления, к которому подключен оптический блок с полупроводниковыми лазерными диодами. Излучение лазерных диодов с помощью волоконно-оптического преобразователя сводится воедино для ввода на вход сменного волоконно-оптического инструмента.The level of this technical field characterizes the device for laser therapy according to the patent for invention RU 2122873, A 61 N 5/067, 1998, which contains a power supply unit, an associated microprocessor control unit, to which an optical unit with semiconductor laser diodes is connected. The radiation of laser diodes using a fiber optic converter is brought together for input to the input of a replaceable fiber-optic instrument.

Сменный волоконный инструмент выполнен для облучения кожных покровов и внутренних органов как транскутанным, так и эндоскопическим способом.The interchangeable fiber tool is designed to irradiate the skin and internal organs with both transcutaneous and endoscopic methods.

Полупроводниковые лазерные диоды излучают на длинах волн 0,63-0,67 мкм и 0,81-0,84 мкм соответственно, что относится к видимой и инфракрасной (ИК) областям спектра.Semiconductor laser diodes emit at wavelengths of 0.63-0.67 microns and 0.81-0.84 microns, respectively, which refers to the visible and infrared (IR) spectral regions.

Описанное устройство обеспечивает комбинированное или автономное воздействие лазерным излучением видимой и ИК областями спектра.The described device provides a combined or autonomous exposure to laser radiation in the visible and IR spectral regions.

Недостатком этого устройства является ограниченные функциональные возможности по варьированию режимами работы при проведении фотодинамической терапии и термотерапии, а также их последовательностью, что снижает эффективность и увеличивает продолжительность лечения.The disadvantage of this device is the limited functionality for varying the modes of operation during photodynamic therapy and thermotherapy, as well as their sequence, which reduces the effectiveness and increases the duration of treatment.

Отмеченные недостатки устранены в устройстве для лечения злокачественных опухолей по патенту на полезную модель RU 26428, А 61 N 5/06, 2002 г., которое по числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога.The noted disadvantages are eliminated in the device for the treatment of malignant tumors according to the patent for utility model RU 26428, A 61 N 5/06, 2002, which is selected as the closest analogue by the number of matching features.

Известное устройство содержит блок питания, микропроцессорный блок управления, генератор лазерного излучения на полупроводниковых лазерных диодах, один канал которого генерирует лазерное излучение в видимом диапазоне со спектрами, совпадающими со спектрами поглощения фотосенсибилизаторов, другой - в ближней ИК-области оптического диапазона, волоконно-оптический преобразователь, оснащенный как минимум одним оптическим разъемом, и световод, на дистальном конце которого смонтирован сменный диффузор.The known device comprises a power supply unit, a microprocessor control unit, a laser radiation generator based on semiconductor laser diodes, one channel of which generates laser radiation in the visible range with spectra matching the absorption spectra of photosensitizers, the other in the near infrared region of the optical range, a fiber-optic converter equipped with at least one optical connector, and a fiber with a removable diffuser mounted on its distal end.

Устройство дополнительно снабжено генератором тактовых импульсов, управляемым микропроцессорным блоком, выход которого связан с входами обоих каналов генератора лазерного излучения, и температурным The device is additionally equipped with a clock generator controlled by a microprocessor unit, the output of which is connected to the inputs of both channels of the laser radiation generator, and temperature

сенсором, связанным с микропроцессорным блоком управления, другой вход которого связан с узлом ввода данных.a sensor connected to a microprocessor control unit, the other input of which is connected to the data input node.

Генератор тактовых импульсов выполнен с возможностью отдельного или совместного функционирования каждого из его каналов по заданному закону в режиме широтно-импульсной модуляции.The clock generator is made with the possibility of separate or joint functioning of each of its channels according to a given law in the mode of pulse-width modulation.

Сменный диффузор на дистальном конце световода обеспечивает подведение излучения в зону пораженного участка биоткани наиболее эффективно.A replaceable diffuser at the distal end of the optical fiber provides the most effective way of supplying radiation to the affected area of the biological tissue.

Температурный сенсор предназначен для поддержания заданных температуры и времени нагрева пораженной биоткани.The temperature sensor is designed to maintain the set temperature and heating time of the affected biological tissue.

Порт программирования с каналом последовательности кода RS-232 обеспечивает калибровку температурного сенсора.A programming port with an RS-232 code sequence channel provides calibration of the temperature sensor.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительная эффективность лечения из-за вероятностного нагрева зоны поражения, потому что затруднительно точно определить очаг опухоли при интегральной оценке места расположения биоткани с повышенной температурой. Установлено, что температура пораженной ткани при прочих равных условиях на 1-2 градуса С выше температуры здоровой ткани (см. Материалы 1-го Международного Конгресса, LASER & HEALTH, Limessol, Cyprus, 1997 г.).A disadvantage of the known device is the unsatisfactory effectiveness of the treatment due to the probabilistic heating of the affected area, because it is difficult to accurately determine the tumor site with an integrated assessment of the location of the biological tissue with elevated temperature. It was established that the temperature of the affected tissue, ceteris paribus, is 1-2 degrees C higher than the temperature of healthy tissue (see Materials of the 1st International Congress, LASER & HEALTH, Limessol, Cyprus, 1997).

По этой причине увеличивается продолжительность операции для обработки всей зоны, где выявлена опухоль.For this reason, the duration of the operation is increased to treat the entire area where the tumor is detected.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение эффективности лечения идентифицированной по месторасположению злокачественной опухоли при сокращении времени направленного лазерного излучения.The objective of the present utility model is to increase the efficiency of treatment of a malignant tumor identified by its location while reducing the time of directed laser radiation.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для лечения злокачественных опухолей, содержащем связанный с процессором оптический блок, включающий два излучателя, генерирующих лазерное излучение в видимом диапазоне и ближней ИК-области оптического диапазона соответственно, которые через разъем преобразователя сообщаются с волоконно-оптическим световодом, несущим на дистальном конце сменный диффузор, а также температурный сенсор, источник питания, порт программирования, блок ввода данных и дисплей, по предложению авторов, температурный сенсор совмещен с эндоскопом, связанным с контрольным монитором, и выполнен в виде коаксиально распределенных термодатчиков, закрепленных на торцах оптоволокон, помещенных в наклоненных к периферии каналах наконечника полой иглы с возможностью относительного перемещения.The required technical result is achieved by the fact that in the known device for the treatment of malignant tumors, containing an optical unit connected to the processor, including two emitters that generate laser radiation in the visible range and near infrared region of the optical range, respectively, which communicate with the optical fiber through the converter connector A fiber with a removable diffuser at the distal end, as well as a temperature sensor, a power source, a programming port, a data input unit and a display, according to edlozheniyu authors, the temperature sensor is combined with the endoscope connected to the control monitor, and configured as a distributed temperature sensors coaxially fixed to the ends of the optical fibers placed in the inclined channels to the periphery of the cannula tip with the possibility of relative movement.

Отличительные признаки повысили оперативность направленного лечения непосредственно злокачественной опухоли за счет ее диагностирования, то есть выявления места расположения пораженных клеток опосредовано, по температуре, и визуально аппаратурного точного выявления посредством телескопического температурного сенсора, компактно совмещенного с эндоскопом.Distinctive features increased the efficiency of targeted treatment of a directly malignant tumor due to its diagnosis, that is, identifying the location of affected cells is mediated by temperature and visually instrumental accurate detection by means of a telescopic temperature sensor, compactly combined with an endoscope.

Закрепление термодатчиков на торцах гибких оптоволокон, помещенных в направляющих их разведения, выполненных в виде наклоненных к периферии каналов наконечника корпуса эндоскопа, при продольной подаче оптоволокон вдоль инструментальной иглы, обеспечило автоматическое радиальное выдвижение сенсора с расширением площади исследования.The fastening of temperature sensors at the ends of flexible optical fibers placed in the guides of their dilution, made in the form of endoscope channels bent to the periphery of the channels of the tip of the endoscope, with the longitudinal supply of optical fibers along the instrumental needle, provided automatic radial extension of the sensor with an expansion of the study area.

Пространственное объединение термодатчиков с эндоскопом, связанных через процессор с видиоконтрольным прибором, позволяет по уровню повышенной температуры дискретных измерений визуально идентифицировать месторасположение пораженного участка биоткани, к которому непосредственно перемещается диффузор световода от генератора излучений для локальной интенсивной терапии.The spatial combination of temperature sensors with an endoscope connected through a processor to a video monitoring device allows us to visually identify the location of the affected area of the biological tissue by the level of elevated temperature of discrete measurements, to which the fiber diffuser from the radiation generator directly moves for local intensive care.

Предложенная конструкция температурного сенсора представляет собой компактный трасформер, мануального управления, который в собранном виде размещается в габаритах трубчатого корпуса серийного эндоскопа.The proposed design of the temperature sensor is a compact transformer, manual control, which is assembled in the dimensions of the tubular body of a serial endoscope.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а сверхэффектом от суммы существенных признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve a novelty of quality that is not inherent in the signs of disunity, that is, the task is solved not by the sum of the effects, but by the super-effect of the sum of the essential features.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по лазерной технике, показал, что она является новой, а с учетом возможности промышленного изготовления устройства для практического использования в онкологии, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the utility model does not explicitly follow for a laser technician, showed that it is new, and taking into account the possibility of industrial manufacturing of the device for practical use in oncology, we can conclude eligibility criteria.

Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено:The essence of the proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows:

на фиг.1 - блок-схема устройства;figure 1 is a block diagram of a device;

на фиг.2 - температурный сенсор в разрезе, исходное положение;figure 2 - temperature sensor in the context, the initial position;

на фиг.3 - то же, рабочее положение.figure 3 is the same operating position.

Устройство для лазерной диагностики и терапии онкологии содержит процессор 1, который связан с оптическим блоком 2, который включает блок 3 буферного управления излучателями 4 и 5, выполненными в виде полупроводниковых лазерных диодов, генерирующих излучение соответственно в видимом диапазоне (длина волны 0,6-0,7 мкм) и в ближней ИК-области оптического диапазона (0,97-1,06 мкм).The device for laser diagnostics and therapy of oncology contains a processor 1, which is connected to an optical unit 2, which includes a block 3 for buffer control of emitters 4 and 5, made in the form of semiconductor laser diodes that generate radiation, respectively, in the visible range (wavelength 0.6-0 , 7 microns) and in the near infrared region of the optical range (0.97-1.06 microns).

Блок 3 буферного управления выполнен с возможностью автономного или совместного функционирования лазерных излучателей 4, 5 по програмно-аппаратурному обеспечению широтно-импульсной модуляции.The buffer control unit 3 is made with the possibility of autonomous or joint functioning of the laser emitters 4, 5 for the software and hardware of pulse-width modulation.

Поскольку устройство оснащено излучателем 4 видимого диапазона длины волн, то проведение лечебной процедуры инфракрасным излучателем 5 сопровождается визуализацией зоны воздействия излучением с длиной волны 0,97-1,06 мкм..Since the device is equipped with an emitter 4 of the visible wavelength range, the treatment procedure with an infrared emitter 5 is accompanied by visualization of the exposure zone with radiation with a wavelength of 0.97-1.06 microns ..

Кроме того, поскольку лазерное облучение в видимом диапазоне длин волн само по себе оказывает лечебное воздействие, то процедура, по сути In addition, since laser irradiation in the visible wavelength range itself has a therapeutic effect, the procedure is essentially

дела, проводится сразу на двух длинах волн при различных параметрах излучения в ИК и видимом диапазонах, что расширяет технологические возможности способа и повышает эффективность воздействия.business, is carried out immediately at two wavelengths with different radiation parameters in the IR and visible ranges, which expands the technological capabilities of the method and increases the efficiency of the impact.

Генерируемое каждым лазерным излучателем 4, 5 излучение с помощью волоконно-оптического преобразователя 6 сводится воедино для подачи через оптический разъем 7 на световод 8, оснащенный на дистальном конце сменным диффузором 9, посредством которого обеспечивается доставка излучения в область пораженного биологического участка 10 локализованной опухоли 11 (фиг.1)The radiation generated by each laser emitter 4, 5 by means of a fiber-optic converter 6 is brought together to feed through an optical connector 7 to a fiber 8, equipped at the distal end with a replaceable diffuser 9, by which radiation is delivered to the affected biological region 10 of the localized tumor 11 ( figure 1)

Использование сменного диффузора 9 позволяет применять устройство в оториноларингологии, гастростроэнтерологии, рефлексотерапии, спортивной медицине, пульманологии, гинекологии, общей хирургии, стоматологии, ортопедии и травматологии.The use of interchangeable diffuser 9 allows the device to be used in otorhinolaryngology, gastrostroenterology, reflexology, sports medicine, pulmonology, gynecology, general surgery, dentistry, orthopedics and traumatology.

Для диагностики патологии и точного определения места локализации пораженных клеток, имеющих повышенную температуру, в устройстве используется температурный сенсор 12, коммутирующийся с процессором 1.To diagnose pathology and accurately determine the location of affected cells having an elevated temperature, the device uses a temperature sensor 12, which commutes with the processor 1.

Температурный сенсор 12 (фиг.2 и 3) включает комплект высокопрецизионных волоконно-оптических датчиков 13, закрепленных на торцах оптических волокон 14, например кварцевых диаметром 0,4-0,6 мм, размещенных в инструментальной наконечнике 15, закрепленном на полой стандартной игле 16.The temperature sensor 12 (FIGS. 2 and 3) includes a set of high-precision fiber-optic sensors 13 mounted on the ends of the optical fibers 14, for example, silica with a diameter of 0.4-0.6 mm, placed in the tool tip 15, mounted on a hollow standard needle 16 .

Оптические волокна 14 с возможностью продольного перемещения установлены в наклоненных к периферии под углом 30 градусов каналах 17, распределенных в наконечнике 15.Optical fibers 14 with the possibility of longitudinal movement are installed in the channels 17, inclined to the periphery at an angle of 30 degrees, distributed in the tip 15.

Оптоволокна 14 связаны через процессор 1 (фиг.1) с жидкокристаллическим индикатором 18 (дисплеем).The optical fibers 14 are connected through a processor 1 (FIG. 1) to a liquid crystal indicator 18 (display).

По центру иглы 16 (фиг.2, 3), в осевом отверстии наконечника 15, смонтирован эндоскоп 19.In the center of the needle 16 (figure 2, 3), in the axial hole of the tip 15, an endoscope 19 is mounted.

Устройство включает связанные с процессором 1 (фиг.1) вторичный источник питания 20, блок 21 с пультом ввода данных, порт 22 программирования RS-232 и контрольный монитор 23.The device includes a secondary power source 20 connected to the processor 1 (Fig. 1), a block 21 with a data input panel, an RS-232 programming port 22 and a control monitor 23.

Функционирует устройство следующим образом. После включения блока 20 питания с порта 22 проводят установку требуемых режимов и параметров излучения:The device operates as follows. After turning on the power supply unit 20 from port 22, the required radiation modes and parameters are set:

- выбор и настройка непрерывного и/или импульсного излучения для режима гипотермии (интерстециальной термотерапии);- selection and adjustment of continuous and / or pulsed radiation for the hypothermia mode (interstitial thermotherapy);

- выбор и настройка непрерывного и/или импульсного излучения для режима фотодинамической терапии;- selection and adjustment of continuous and / or pulsed radiation for photodynamic therapy;

- настройка параметров на экране дисплея 18 (выбор мощности излучения, времени воздействия, уровень температуры, длительность импульсов, скважности, значения модуляции, числа импульсов).- settings on the display screen 18 (selection of radiation power, exposure time, temperature level, pulse duration, duty cycle, modulation value, number of pulses).

Для измерения и поддержания в автоматическом режиме заданной температуры области воздействия на биоткань, а также точного определения места нахождения опухоли 11 через катетер вводят температурный сенсор 12 To measure and maintain automatically the set temperature of the area of influence on the biological tissue, as well as accurately determine the location of the tumor 11, a temperature sensor 12 is introduced through the catheter

с комплектом высокопрецизионных волоконно-оптических датчиков 13, числом не менее трех, которые входят в цепь обратной связи процессора 1, совместно с эндоскопом 19.with a set of high-precision fiber-optic sensors 13, the number of at least three, which are included in the feedback circuit of the processor 1, together with the endoscope 19.

По результатам показаний температуры каждого датчика 13 выявляется точное место расположения опухоли 11 пораженного участка 10 биоткани, которое фиксируется на контрольном мониторе 23.According to the temperature readings of each sensor 13, the exact location of the tumor 11 of the affected area 10 of the biological tissue is detected, which is fixed on the control monitor 23.

После этого к локализованной опухоли 11 подводят световод 8 с диффузором 9 на дистальном конце и проводят лечебный сеанс лазерного излучения, контролируя время и температуру нагрева с помощью температурного сенсора 12, который включен в систему автоматического управления режимами работы излучателей 4, 5.After that, a fiber 8 with a diffuser 9 at the distal end is brought to a localized tumor 11 and a treatment session of laser radiation is carried out, monitoring the time and temperature of heating using a temperature sensor 12, which is included in the automatic control system of the operating modes of the emitters 4, 5.

Оператор во время лечебного сеанса лазерной терапии имеет возможность контролировать весь процесс, то есть проводить мониторинг и корректировку с помощью дисплея 18, на котором отображаются следующие характеристики: подводимая мощность выбранного излучателя 4, 5, температура прогрева пораженного участка 10 биологического объекта, выбор типа лазерного излучения.The operator during the treatment session of laser therapy has the ability to control the entire process, that is, to monitor and adjust using the display 18, which displays the following characteristics: input power of the selected emitter 4, 5, the heating temperature of the affected area 10 of the biological object, the choice of the type of laser radiation .

Предложенное устройство позволяет выявлять и локализовать с высокой степенью точности участки опухолевой ткани, проводить внутриполостное модулированное лазерное облучение пораженного участка, одновременно осуществляя эндоскопический контроль, и автоматически корректировать процесс облучения.The proposed device allows you to identify and localize with a high degree of accuracy sections of tumor tissue, to conduct intracavitary modulated laser irradiation of the affected area, while performing endoscopic monitoring, and automatically adjust the irradiation process.

Все это в целом заметно повышает эффективность направленной терапии онкологии и сокращает время лечения.All this as a whole significantly increases the effectiveness of targeted cancer therapy and reduces treatment time.

Claims

A device for treating malignant tumors, comprising an optical unit connected to the processor, including two emitters that generate laser radiation in the visible range and the near infrared region of the optical range, respectively, which communicate through the converter connector with a fiber optic optical fiber carrying a replaceable diffuser at the distal end, as well as a temperature sensor, power supply, programming port, data input unit and display, characterized in that the temperature sensor is combined with an endoscope, connected annym control monitor, and configured as a distributed temperature sensors coaxially fixed to the ends of the optical fibers placed in the inclined channels to the periphery of the cannula tip with the possibility of relative movement.