LT4411B - Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija - Google Patents
Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija Download PDFInfo
- Publication number
- LT4411B LT4411B LT97-171A LT97171A LT4411B LT 4411 B LT4411 B LT 4411B LT 97171 A LT97171 A LT 97171A LT 4411 B LT4411 B LT 4411B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- tissue
- laser
- optical energy
- low power
- biological tissue
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title description 7
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 22
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 5
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 5
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 5
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000036407 pain Effects 0.000 abstract description 8
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 abstract description 7
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 abstract description 6
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 abstract description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract 2
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 8
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 3
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical group O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 2
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 2
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 108010049140 Endorphins Proteins 0.000 description 1
- 102000009025 Endorphins Human genes 0.000 description 1
- 108010092674 Enkephalins Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 208000000624 Esophageal and Gastric Varices Diseases 0.000 description 1
- 208000012671 Gastrointestinal haemorrhages Diseases 0.000 description 1
- 206010061459 Gastrointestinal ulcer Diseases 0.000 description 1
- 208000010412 Glaucoma Diseases 0.000 description 1
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- URLZCHNOLZSCCA-VABKMULXSA-N Leu-enkephalin Chemical class C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(O)=O)NC(=O)CNC(=O)CNC(=O)[C@@H](N)CC=1C=CC(O)=CC=1)C1=CC=CC=C1 URLZCHNOLZSCCA-VABKMULXSA-N 0.000 description 1
- 208000007101 Muscle Cramp Diseases 0.000 description 1
- 102000006386 Myelin Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010083674 Myelin Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 208000005392 Spasm Diseases 0.000 description 1
- 206010042496 Sunburn Diseases 0.000 description 1
- 206010056091 Varices oesophageal Diseases 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036592 analgesia Effects 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004019 antithrombin Substances 0.000 description 1
- 210000001130 astrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000001772 blood platelet Anatomy 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000012928 buffer substance Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003161 choroid Anatomy 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 208000024170 esophageal varices Diseases 0.000 description 1
- 201000010120 esophageal varix Diseases 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 208000030304 gastrointestinal bleeding Diseases 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- LBDSXVIYZYSRII-BJUDXGSMSA-N helion Chemical compound [3He+2] LBDSXVIYZYSRII-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000144980 herd Species 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000004410 intraocular pressure Effects 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- YVVOLRMUSPYVJE-UHFFFAOYSA-G lithium;neodymium(3+);yttrium(3+);heptafluoride Chemical compound [Li+].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[Y+3].[Nd+3] YVVOLRMUSPYVJE-UHFFFAOYSA-G 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000001926 lymphatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 210000003470 mitochondria Anatomy 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000005012 myelin Anatomy 0.000 description 1
- 210000000107 myocyte Anatomy 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007830 nerve conduction Effects 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000008288 physiological mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000037390 scarring Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 208000010110 spontaneous platelet aggregation Diseases 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000001256 tonic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 201000009371 venous hemangioma Diseases 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Description
Išradimas skirtas gyvo biologinio audinio gydymui optiniu švitinimu ir, ypatingai, minkšto, gyvo audinio stimuliavimo lazeriniu švitinimu būdui.
Yra naudojamos įvairios nechirurginės priemonės gyvo audinio terapiniam gydymui. Jas sudaro stimuliavimas elektra, aukšto dažnio diatermija, švitinimas rentgeno spinduliais ir mikrobangomis. Tokie metodai, kaip stimuliavimas elektra, diatermija, švitinimas rentgeno spinduliais ir mikrobangomis teigiamai veikia minkštus audinius. Tačiau jų naudojimas yra šiek tiek ribotas dėl žalos audiniui, kurią padaro perdėtas šiluminis poveikis. Dėl šios priežasties energijos, susijusios su terapiniu gydymu diatermija, rentgeno spinduliais, mikrobangomis ir elektra, dydžiai yra taip apriboti, kad kartais pastebimas tik labai nedidelis teigiamas poveikis arba nepastebima jokio poveikio. Be to, mikrobangų ir rentgeno spindulių dozavimas ar poveikio trukmė turi būti labai atidžiai kontroliuojami, siekiant išvengti sveikatos problemų, susijusių su perdėtu švitinimu. Ultragarso energija nėra absorbuojama tinkamiausiu būdu ir veikia aplinkinius audinius.
Lazeriais generuojama optinė energija taikoma įvairiems medicinos ir chirurgijos tikslams dėl monochromatinės ir koherentinės lazerio šviesos prigimties, kuri gali būti pasirinktinai absorbuota gyvu audiniu priklausomai nuo šviesos bangų ilgio tam tikrų charakteristikų ir švitinamo audinio sąvybių, įskaitant atspindžio, absorbcijos, sklaidos koeficientus, šilumos laidumą ir šilumos difuzijos pastoviąją. Atspindžio, absorbcijos ir sklaidos koeficientai priklauso nuo optinio švitinimo bangos ilgio. Yra žinoma, kad absorbcijos koeficientas priklauso nuo tokių faktorių, kaip tarpbanginė sandūra, laisvųjų elektronų absorbcija, kristalų tinklo absorbcija (fononų absorbcija), kurie priklauso nuo optinio švitinimo bangos ilgio.
Vanduo yra gyvo audinio pagrindinis komponentas, kurio absorbcijos juosta dėl vandens molekulių vibracijos yra infraraudonųjų spindulių diapazone. Optiniame diapazone absorbcija vyksta audinyje esančio hemoglobino dėka. Be to, gyvo audinio sklaidos koeficientas yra dominuojantis faktorius.
Tuo būdu, lazerio šviesa, veikianti audinį, gali prasiskverbti pro jį, beveik nesusilpnėdama, arba gali būti beveik visiškai absorbuota. Audinio įkaitinimo ir, galiausiai, jo pažeidimo dydis priklauso nuo optinės energijos, sugeriamos audiniu, dydžio. Geriausia, kad lazerio šviesai būtų pralaidus audinys, kurio nepageidautina paveikti, ir kad ji būtų absorbuota audiniu, kurį norima paveikti. Pavyzdžiui, jei lazeriu švitinamas šlapias nuo kraujo ar vandens audinys, pageidautina, kad optinė energija nebūtų absorbuota vandeniu ar krauju, o būtų nukreipta tik į gydomą audinį. Kitas lazerinio gydymo privalumas yra tai, kad optinė energija gali būti nukreipta j gydomus audinius labai tiksliai ir iš anksto nustatytais, ribotais dydžiais.
Yra žinoma, kad rubino ir argono lazeriai spinduliuoja optinę energiją elektromagnetinio spektro matomoje dalyje, ir yra sėkmingai naudojami oftalmologijos srityje iš naujo pritvirtinti akių tinklainę prie po ja esančios akies gyslainės ir gydyti glaukomą, perforuojant priekines akies dalis, siekiant sumažinti akies vidinį slėgį. Rubino lazerio energijos bangos ilgis yra 694 nonametrai ir yra optinio spektro raudonojoje dalyje. Argono lazerio energijos bangos ilgis yra 488 ir 515 nonametrai ir, tuo būdu, atsiduria optinio spektro mėlynojoje-žaliojoje dalyje. Vanduo minimaliai absorbuoja rubino ir argono lazerio spindulius, bet juos intesyviai absorbuoja kraujo chromogeno hemoglobinas. Tuo būdu, rubino ir argono lazerio energija yra menkai absorbuojama bepigmentiniais audiniais, tokiais, kaip akies ragena, lęšiukas ir stiklakūnio skystis, bet puikiai absorbuojama pigmentine tinklaine, kur ji gali iššaukti šiluminį efektą.
Kitos rūšies lazeris, kuris gali būti pritaikytas chirurgijoje, yra anglies dvideginio (CO2) dujų lazeris, kurio spinduliuojamas optinis spindulys yra intensyviai, absorbuojamas vandeniu. CO2 lazerio bangis ilgis yra 10,-6 mikrometrų ir todėl jis yra elektromagnetinio spektro nematomojoje infraraudonųjų spindulių srityje, ir yra absorbuojamas visais turinčiais daug vandens minkštais audiniais, nepriklausomai nuo jų spalvos. Tuo būdu, CO2 lazeris veikia kaip puikus skalpelis ir garintuvas. Kadangi jis yra visiškai absorbuojamas, jo prasiskverbimo gylis yra nedidelis ir gali būti valdomas labai tiksliai gydomo audinio paviršiaus atžvilgiu. CO2 lazeris yra puikiai pritaikytas naudoti įvairiose chirurginėse procedūrose, kuriose yra būtina išgarinti ar koaguiiuoti neutralų audinį, minimaliai termiškai pažeidžiant gretimus audinius.
Kitas plačiai naudojas lazeris yra neodimo itrio-aliuminio-granato (Nd:YAG) lazeris. Nd:YAG lazerio veikimas yra iš anksto nustatytas ties antriniu bangos ilgiu, kuris yra lygus 1320 nonametrų ir yra šalia elektromagnetinio spektro infraraudonųjų spindulių srities. Nd:YAG lazerio optinė emisija yra didesne dalimi absorbuojama krauju, nei vandeniu, todėl jis ypatingai parankus koaguiiuoti dideles, kraujuojančias kraujagysles. Nd:YAG lazeris, kurio bangos ilgis 1320 nonametrų, endoskopo pagalba įterpiamas gydyti įvairias gastrointestinalines kraujuojančias žaizdas, tokias, kaip stemplės varikozė, virškinamojo trakto opas ir arterines-venines anomalijas. Tokie lazerio energijos panaudojimai ypatingai tinka ten, kur yra pageidaujami dideli šiluminiai efektai, tokie, kaip audinio garinimas, prideginimas, koaguliavimas, ir taip pat ten, kur reikalingas chirurginis skalpelis.
JAV patentuose US 3 456 651, US 3 720 213, US 4 141 362, US 4 144 888, US 4 367 729, US 4 561 440, US 4 573 465, US 4 589 404, US 4 601 288, US 4 604 992, US 4 672 969, US 4 692 924, US 4 705 036, US 4 931 053, US 4 966 144 atskleisti gyvo audinio terapinio gydymo lazeriniu švitinimu aparatai ir būdai.
US 4 672 969, US 4 931 053 ir US 4 966 144 patentuose geriausiai aprašyta žinoma technikos sritis. Šiuose patentuose aprašyti konkretūs, specifiniai lazerio energijos panaudojimai. US 4 672 969 patente aptartas Nd:YAG lazerio, veikiančio antriniu bangos ilgiu, kuris yra 1320 nonametrų, pritaikymas. Patente atskleista, kad Nd:YAG lazeriai normaliai veikia, esant bangos ilgiui 1060 nonametrų. Šio patento tikslas - naudoti lazerj žaizdų gydymui ir biologinio audinio atstatymui.. Lazerio energija paverčiama šiluma, suskaidančia audinį j kolageno elementus, kurie veikia kaip “biologiniai klijai”.
US 4 931 053 patente aprašytas dviejų lazerio spindulių matomame raudonųjų ar infraraudonųjų spindulių spektre bei ypatingai žemos galios lazerių panaudojimas švitinti audinj. Naudojami helio-neono ar kriptono lazeriai. Bangis ilgis yra 610-660 nanometrų, o išėjimo galia - 0,15 milivatų.
US 4 966 144 patente aprašytas koherentinis ar nekoherentinis helioneono lazerio, kurio bangos ilgis 632 nonametrų ir intensyvumas 16 milivatų/cm2, ar argono lazerio, generuojančio šviesą 465 ar 520 nonametrų bangos ilgiu, esant intensyvumui apie 40 milivatų/cm2, veikimas. Be to, šiame patente aprašytas dvietapis procesas, įgyvendinant išradime gvildenamą būdą: pirmasis gydymas, kuomet audinys yra atidengtas chirurginės operacijos metu, ir antrasis gydymas, uždarius audinį.
Jprastų lazerių panaudojimas tokiems tikslams, kaip minkštų audinių stimuliavimas, siekiant sumažinti skausmą ir uždegimą, o taip pat mikrocirkuliacijos stimuliavimas, siekiant sutrumpinti gijimo laiką, atliekamas, esant labai žemiems energijos lygmenims, paprastai gerokai žemiau 100 milivatų. Nepaisant kai kurių terapinių privalumų, gydymo laikas buvo nepriimtinai ilgas.
Tuo būdu, išradimo tikslas yra saugus ir efektyvus aktyviosios lazerio energijos pritaikymo gyvojo audinio terapiniam gydymui būdas, siekiant, pavyzdžiui, sumažinti skausmą, uždegimą, esant aukštesniems energijos lygmenims, ir pagerinti audinio gijimą mikrocirkuliacijos stimuliavimu, nesukeliant audinj pažeidžiančių šiluminių efektų. Šis būdas sutrumpina gydymo laiką labiau, nei bet koks žinomas iki šiol.
Buvo pastebėta, kad, naudojant žemos galios reaktyviąją lazerio sistemą nuo 100 milivatų iki 800 milivatų, veikiančią tiek pulsuojančiu, tiek ištisiniu režimu, optinė energija, pagaminta Nd:YAG lazeriu, kuomet bangos ilgis yra 1064 nonametrai, sumažina skausmą minkštuose audiniuose, sumažina uždegimą ir pagreitina audinio gijimą, stimuliuodama mikrocirkuliaciją ir nepažeisdama gyvojo audinio šiluminiais efektais. Pagal alternatyvų būdą optinė energija yra pagaminta neodimio itrio-ličio-fluorido (Nd:YLF) lazeriu, esant bangos ilgiui 1055 nonametrai, arba kitu lazeriu, kurio bangos ilgis yra diapazone nuo 1000 iki 1150 nonametrų. Gyvasis audinys švitinamas optine energija, nustačius tokį bangos ilgj ir energijos sklaidos lygmenį, kad audiniu absorbuota optinė energija paverčiama šiluma, kurios pakanka pakelti vidutinę švitinamo audinio temperatūrą iki lygio, aukštesnio, nei bazinė kūno temperatūra, bet neviršijančio dydžio, kuomet audinys paverčiamas kolagenine medžiaga. Bangos ilgis, taško ar spindulio dydis, energijos dydis, poveikio trukmė yra atidžiai kontroliuojami, siekiant sukelti pastebimą šildymo efektą švitinamame audinyje, bet nepažeisti jo perkaitinant.
Nei viename iš žinomų technikos lygių tai nepaminėta. Kaip minėta, Nd:YAG lazeris veikia 1064 nonametrų pirminiu bangos ilgiu ir 80-100 milivatų galingumu, o Nd:YLF lazeris veikia 1055 nonametrų bangos ilgiu tame pačiame galingumo diapazone. Nei US 4 931 053 patente, nei US 4 966 144 patente nepaminėta tai, kad NdYAG lazeris galėtų būti panaudotas šiuo konkrečiu būdu. Abiejuose šiuose patentuose minimo lazerio bangos ilgis tesudaro pusę to, kas paminėta šiame išradime. Faktiškai, US 4 931 053 patente aprašytas dviejų spindulių, o ne vieno, panaudojimas. Nei viename žinomame technikos lygyje neatskleistas NdYAG lazerio panaudojimas pirminiu 1064 nonametrų bangos ilgiu.
Sekančioje lentelėje palyginami US 4 931 053, US 4 966 144 ir US 4 672 969 patentuose minimų lazerių rodikliai su aprašytuoju šiame išradime.
| Patentas | Lazerio tipas | Bandos ilais (NM i | Galia (MWį | Paskirtis |
| US 4 672 969 | NdYAG | 1320 | 1000-5000 | Skalpelis |
| US 4 931 053 | He-Ne | 633 | 0,15 | Gydymas |
| US 4 966 144 | Ne-Ne Ar | 632 520 | 16 80 | Gydymas |
| Šis išradimas | NdYAG | 1064 | 100-800 | Gydymas |
Nei viename žinomame technikos lygyje net neužsiminta apie NdYAG lazerio panaudojimą tokiu būdu ir galingumu, gaunant pageidaujamus rezultatus.
Pagal siūlomą išradimą lazerio energiją gamina NdYAG lazeris, esant pagrindiniam bangos ilgiui 1064 nonametrų ir išėjimo galiai 100-800 milivatų. Lazerio- optinė energija yra nukreipiama j kūno sritis, kur reikia sumažinti raumenų spazmas, suaktyvinti cirkuliaciją, sumažinti skausmą ar pagreitinti audinio gijimą. Paviršiaus sritis pažymima ir audinys švitinimas lazerio spinduliu tam tikrą laiką ir tam tikru intensyvumu, kurie būtini, norint pasiekti pageidaujamą terapinj efektą. Švitinamo audinio energijos tankis nustatomas 115 J/cm2 ribose. Gydymo intensyvumas ir trukmė nustatomi pagal gydomo audinio charakteristiką, pageidaujamo prasiskverbimo gylį, sužeidimo laipsnį ir paciento būklę.
Buvo pademonstruotas terapinis gydymas, stimuliuojant mikrocirkuliaciją žemo lygio reaktyvine lazerio sistema, siekiant numalšinti skausmą, sumažinti uždegimą ir pagreitinti pažeisto audinio gijimą. Visa tai buvo sėkmingai atlikta, nesukeliant jokio žalingo audiniui šiluminio poveikio. Lazerio šaltinis buvo Nd:YAG lazerio rezonatorius. Jo pagrindinis bangos ilgis buvo 1064 nonametrai, o spindulio energijos išėjimas buvo valdomas tarp 100 ir 800 milivatų. Lazeris galėjo veikti tiek pulso, tiek ištisiniu režimu, o jo išėjimas buvo valdomas taimeriu ribose tarp 0,1 ir 9,9 minučių. Aktyvusis pulsas buvo nustatytas tarp 0,1-9,9 sek 0,1 sek intervalais. Pasyvusis pulsas taip pat buvo nustatytas tarp 0,1-9,9 sek 0,1 sek intervalais. Nd:YAG lazerio spindulys veikia šalia elektromagnetinio spektro infraraudonosios dalies 1064 nonametrų bangos ilgiu, todėl nėra matomas.
Kaip matyti fig.1, lazeris 1 sukuria spindulį 2, kuris išeina iš lazerio galvutės bangolaidinio šakotuvo išėjimo ir yra valdomas pora centravimo prizmių 3, prieš praeinant pro kintančio skersmens, neutralaus tankio ateniuatorių 4. Praėjęs pro ateniuatorių 4 šviesos spindulys linzės 5, kurios židinio ilgis yra 90 mm, pagalba fokusuojamas į artimiausią optinio pluošto kabelio 6 galą. Spindulys nukreipiamas į tikslą lanksčiu kvarciniu pluoštu ir rankiniu fokusavimo įrankiu 7.
Pagrindinis spindulio ateniuatorius 8 yra pertraukiklis, įrengtas už lazerio galvutės tarp bangolaidinio šakotuvo išėjimo ir brėžinyje neparodyto spindulio valdymo veidrodžio. Jį sudaro keturi komponentai: 90 laipsnių atspindžio prizmė 9, pertraukiklio svertas 10, pertraukiklio montavimo apkaba (neparodyta) ir sužadinimo solenoidas Ti. Prizmė 9 yra pritvirtinta prie pertraukiklio taip, kad normalioje uždaroje padėtyje ji pertraukia lazerio spindulį 2 ir nukreipia jį žemyn (brėžinyje neparodyta). Solenoidas 11 sužadinamas, kuomet yra parinktas išėjimo kanalas ir nuspaustas neparodytas kojinis pedalas. Taip pakeliamas pertraukiklio svertas 9 ir leidžiama spinduliui praeiti. Kuomet solenoido svertas yra neaktyvus, pertraukiklis užsidaro.
Optinę energiją sukuria koherentinės šviesos šaltinis, geriausiu atveju lazeris, turintis 1064 nonamterų bangos ilgį šalia elektromagnetinio spektro infraraudonųjų spindulių srities. Lazeris turi optinio pluošto bangolaidj ir bangolaidinį šakotuvą, skirtus nukreipti optinės energijos spindulį j audinio paviršių. Optinio švitinimo energija yra valdoma ir taikoma taip, kad būtų sukurtas minimalus absorbcijos lygis švitinamame audinyje, kuris pakeltų švitinamo audinio vidutinę temperatūrą iki temperatūros, aukštesnės nei bazinė kūno temperatūra, bet kuris neviršytų maksimalaus absorbcijos lygio, galinčio paversti švitinamą audinį kolagenine medžiaga.
Bandymais buvo nustatyta, kad aukščiau minėtas sąlygas tenkina Nd:YAG lazeris, veikiantis 1064 nonametrų ilgio bangomis, esant išėjimo galiai 100-800 milivatų. Fokusuotas lazerio spindulys sukuria 1-15 J/cm2 energijos tankį audinio gydymo vietoje.
Buvo pastebėti tam tikri fiziologiniai mechanizmai audinyje ir ląstelėje, taikant aukščiau minėtą būdą. Pavyzdžiui, įvertinant mikrocirkuliacinę sistemą, buvo pastebėta, kad kraujagyslių sienelės pasižymi fotojautrumu. Švitinant kraujagyslių sieneles lazerio spinduliais, slopinamas tonusas lygiuose miocituose ir, tuo būdu, pagreitinamas kraujo tekėjimas kapiliarais. Kiti pastebėti efektai yra: perferinė kapiliarinė reovaskuliarizacija, kraujo trombocitų agregacija, O2 sumažėjimas iš trigubos formos į viengubą, kuri leidžia smarkiau oksiduoti audinį, buferinės medžiagos koncentracijos sumažėjimas kraujyje, eritrocitų deformacijos indeksų stabilizacija, kraujo lipidų oksidacijos produktų sumažėjimas. Taip pat buvo pastebėti antitrombino aktyvumo indekso padidėjimas, antioksidantų sistemos fermentų, tokių, kaip dismutazė ir katalazė, stimuliavimas. Buvo pastebėtas venų ir limfų bei kraujo nuotėkio padidėjimas iš švitinamos srities. Audinio laidumas apdorojimo srityje pastebimai pagerėjo. Tai greitai sumažino patinimą ir kraujo išlajų koncentracijas audinyje. Buvo rasta, kad ląstelėje esančios mitochondrijos pagamino daugiau ADP ir, tuo pačiu, ATP. Taip pat pastebėta padidinta kalcio ir natrio siurblių stimuliacija ties audinio ląstelės membrana.
Neuronų lygyje buvo pastebėti sekantys efektai, kurių priežastimi buvo aukščiau minėtas terapinis gydymas. Pirmiausia, gydymas lazeriu veikia tiek pažeistus, tiek nepaliestus nervus. Švitinamoje srityje padidėja kraujo priplūdimas ir aksonų kiekis. Pastebėtas gydomo audinio randėjimo silpnėjimas, taip pat nervo membranos laidumo padidėjimas. Buvo pastebėti ilgalaikiai (trunkantys mažiausiai 120 dienų) kalcio ir kalio jonų laidumo nervu pokyčiai. RNA ir, tuo pačiu, DNA susidarymas padidėjo. Susidarė viengubas O2, kuris yra yra svarbus ląstelės regeneravimo faktorius. Patologinė pažeisto nervo degeneracija pasikeitė j regeneraciją. Stimuliuojami tiek astrocitai, tiek oligodedrocitai, kurie padidina periferinio nervo aksonų ir mielino susidarymą.
Padidėja kraujo ląstelių fagacitozė, o tai, savo ruožtu, žymiai sumažina infekcijos pavojų. Pastebėtas ir ryškus priešuždegiminis efektas, sumažinantis saugyslių, nervų uždegimą sąnariuose ir, tuo pat metu, padidinantis kolageno atsparumą. Pastebėtas ir greitesnis audinio atvirų žaizdų gijimas, esant ribotoms apytakos sąlygoms.
Buvo stebima audinio analgezija, susijusi su kompleksu veiksmų, taikomų audiniui. Pastebėtas uždegimo sumažėjimas, iššaukiantis exudatų reabsorbciją. įjungiami enkefalinai ir endorfinai moduliuoti skausmą tiek nugaros, tiek galvos smegenyse. Taip pat įjungiamas serotogeninis takas. Kol tai nėra tiksliai išsiaiškinta, manoma, kad audinio švitinimas atstato energijos balansą ląstelėje, o tai ir yra skausmo malšinimo priežastis.
Pagal alternatyvų metodą lazerio energija gaminama Nd:YLF lazeriu, kurio bangos ilgis 1055 nonametrai. Gali būti naudojami ir kiti lazeriai, veikiantys 10001150 nonametrų diapazone, esant tam pačiam galingumui.
Savaime aišku, kad išradimas nėra ribotas tik aukščiau aprašytuoju jo įgyvendinimo būdu ir specifiniais terapiniais metodais. Šios srities specialistams yra aišku, kad yra įmanomi ir kiti išradimo įgyvendinimo būdai. Todėl manoma, kad išradimo apibrėžtis apims visas šias modifikacijas ar įgyvendinimus, telpančius išradimo idėjos rėmuose.
Claims (13)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1. Biologinio audinio gydymo įtaisas, susidedantis iš lazerio, skleidžiančio spindulį, kurio bangos ilgis yra greta elektromagnetinio spektro infraraudonosios srities, besiskiriantis tuo, kad turi žemos galios reaktyvų lazerį, spinduliuojantį koherentinę optinę energiją 100-800 milivatų ribose, ir tuo, kad turi valdymo priemonę, skirtą priimti lazerio spindulį ir išlaikyti spinduliuojamos į biologinį audinį koherentinės optinės energijos tankį 1,0-15 J/cm2 ribose.
- 2. įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi valdymo priemonę, valdančią ir fokusuojančią koherentinės optinės energijos spindulius konkrečioje biologinio audinio srityje, siekiant priversti švitinamą audinį absorbuoti optinę energiją ir paversti ją šiluma, kurios lygis būtų tarp minimalaus, pakankamo pakelti švitinamo audinio vidutinę temperatūrą aukščiau gyvo subjekto bazinės kūno temperatūros, ir maksimalaus, kuris yra mažesnis, nei lygis, ties kuriuo švitinamas audinys paverčiamas kolagenine medžiaga.
- 3. įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi žemos galios reaktyvų lazerį, kurio spinduliuojamos bangos ilgis yra 1000-1150 nonametrų ribose.
- 4. įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad žemos galios reaktyvus lazeris yra Nd:YAG lazeris.
- 5. įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad žemos galios reaktyvus lazeris yra Nd:YLF lazeris.
- 6. įtaisas pagal 2 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi valdymo priemonę, kurios dėka audinys švitinamas koherentine optine energija daugybėje tinklu išdėstytų mažų gydymų sričių tokį laiko tarpą ir tokiu intensyvumu, kuris būtinas suteikti terapinį poveikį.
- 7. Jtaisas pagal 6 punktą, besiskiriantis tuo, kad kiekvienos mažos gydymo srities dydis svyruoja tarp 0,5-2 mm2.
- 8. Įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi žemos galios reaktyvų lazerį, švitinantį audinį pulso režimu, kur kiekvienas aktyvus pulso režimas trunka 0,1-9,9 sek ir kiekvienas pasyvus pulso režimas - 0,1-9,9 sek.
- 9. Įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi žemos galios reaktyvų lazerį, veikiantį ištisiniu režimu.
- 10. Įtaisas pagal 9 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi žemos galios reaktyvų lazerį, veikiantį ištisiniu režimu, švitinantį audinį koherentine optine energija daugybėje tinklu išdėstytų mažų gydymų sričių tokį laiko tarpą ir tokiu intensyvumu, kuris būtinas suteikti terapinį poveikį.
- 11. įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi valdymo priemonę, kuri yra tankio ateniuatorius.
- 12. Įtaisas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad turi valdymo priemonę, kuri yra optiniai lęšiai.
- 13. įtaiso pagal 1-12 punktus panaudojimas gyvo subjekto biologinio audinio nedidelės srities gydymui be audinio šiluminio pažeidimo .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT97-171A LT4411B (lt) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT97-171A LT4411B (lt) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT97171A LT97171A (lt) | 1998-06-25 |
| LT4411B true LT4411B (lt) | 1998-11-25 |
Family
ID=19721907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT97-171A LT4411B (lt) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT4411B (lt) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3456651A (en) | 1966-01-07 | 1969-07-22 | Int Research & Dev Co Ltd | Instrument for the medical treatment of human and animal tissue using lasers |
| US3720213A (en) | 1971-02-05 | 1973-03-13 | Coherent Radiation | Laser photocoagulator |
| US4141362A (en) | 1977-05-23 | 1979-02-27 | Richard Wolf Gmbh | Laser endoscope |
| US4144888A (en) | 1976-09-15 | 1979-03-20 | Malyshev Boris N | Device for treatment by laser emission |
| US4367729A (en) | 1979-10-22 | 1983-01-11 | Olympus Optical Co. Ltd. | Endoscope provided with an elongate medical treating instrument utilizing laser beams |
| US4561440A (en) | 1981-11-18 | 1985-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for laser light medical treatment |
| US4573465A (en) | 1981-11-19 | 1986-03-04 | Nippon Infrared Industries Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus |
| US4589404A (en) | 1984-01-03 | 1986-05-20 | Medical Dynamics, Inc. | Laser endoscope |
| US4601288A (en) | 1984-02-24 | 1986-07-22 | Myers John D | Laser device and method |
| US4604992A (en) | 1983-12-27 | 1986-08-12 | Olympus Optical Company, Ltd. | Endoscope system |
| US4672969A (en) | 1983-10-06 | 1987-06-16 | Sonomo Corporation | Laser healing method |
| US4692924A (en) | 1984-10-06 | 1987-09-08 | Tokyo Kagaku Kakai Kabushiki Kaisha | Laser treatment apparatus |
| US4705036A (en) | 1984-12-06 | 1987-11-10 | Hughes Technology Pty Ltd. | Hygienic attachments for therapy lasers |
| US4931053A (en) | 1988-01-27 | 1990-06-05 | L'esperance Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for enhanced vascular or other growth |
| US4966144A (en) | 1987-06-09 | 1990-10-30 | Simeone Rochkind | Method for inducing regeneration of injured nerve fibers |
-
1997
- 1997-10-30 LT LT97-171A patent/LT4411B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3456651A (en) | 1966-01-07 | 1969-07-22 | Int Research & Dev Co Ltd | Instrument for the medical treatment of human and animal tissue using lasers |
| US3720213A (en) | 1971-02-05 | 1973-03-13 | Coherent Radiation | Laser photocoagulator |
| US4144888A (en) | 1976-09-15 | 1979-03-20 | Malyshev Boris N | Device for treatment by laser emission |
| US4141362A (en) | 1977-05-23 | 1979-02-27 | Richard Wolf Gmbh | Laser endoscope |
| US4367729A (en) | 1979-10-22 | 1983-01-11 | Olympus Optical Co. Ltd. | Endoscope provided with an elongate medical treating instrument utilizing laser beams |
| US4561440A (en) | 1981-11-18 | 1985-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for laser light medical treatment |
| US4573465A (en) | 1981-11-19 | 1986-03-04 | Nippon Infrared Industries Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus |
| US4672969A (en) | 1983-10-06 | 1987-06-16 | Sonomo Corporation | Laser healing method |
| US4604992A (en) | 1983-12-27 | 1986-08-12 | Olympus Optical Company, Ltd. | Endoscope system |
| US4589404A (en) | 1984-01-03 | 1986-05-20 | Medical Dynamics, Inc. | Laser endoscope |
| US4601288A (en) | 1984-02-24 | 1986-07-22 | Myers John D | Laser device and method |
| US4692924A (en) | 1984-10-06 | 1987-09-08 | Tokyo Kagaku Kakai Kabushiki Kaisha | Laser treatment apparatus |
| US4705036A (en) | 1984-12-06 | 1987-11-10 | Hughes Technology Pty Ltd. | Hygienic attachments for therapy lasers |
| US4966144A (en) | 1987-06-09 | 1990-10-30 | Simeone Rochkind | Method for inducing regeneration of injured nerve fibers |
| US4931053A (en) | 1988-01-27 | 1990-06-05 | L'esperance Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for enhanced vascular or other growth |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT97171A (lt) | 1998-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU695487B2 (en) | Biological tissue stimulation by optical energy | |
| US5951596A (en) | Biological tissue stimulation by optical energy | |
| US4672969A (en) | Laser healing method | |
| US6033431A (en) | Diode laser irradiation system for biological tissue stimulation | |
| US6443946B2 (en) | Apparatus for wrinkle removal | |
| Trokel et al. | Excimer laser surgery of the cornea | |
| US6881212B1 (en) | Skin wrinkle reduction using pulsed light | |
| US20050159793A1 (en) | Methods for treating macular degeneration | |
| JP2010507412A (ja) | 網膜再生 | |
| JP2004261288A (ja) | 生体組織の処置のための波長６．１μｍ帯の高繰り返しパルスレーザー装置 | |
| McKenzie | Lasers in surgery and medicine | |
| RU2165743C1 (ru) | Способ лазерной коагуляции кровеносных сосудов | |
| WO1993021993A1 (en) | Low level laser for soft tissue treatment | |
| LT4411B (lt) | Įtaisas biologinio audinio stimuliavimui optine energija | |
| Senz et al. | Laser in medicine | |
| CA2216918A1 (en) | Biological tissue stimulation by optical energy | |
| MXPA99006462A (en) | Stimulation of biological tissue through energiaopt | |
| US11813474B2 (en) | Cosmetic method and apparatus for selecting an IPL light source having a band pass filter equivalent to a specified wavelength laser light source for providing cosmetic treatment of skin tissue | |
| OA10619A (en) | Biological tissue stimulation by optical energy | |
| Rock | Lasers in Ophthalmology | |
| Svaasand | Lasers: Surgical Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD9A | Change of the grantee |
Free format text: LASER BIOTHERAPY,INC,12000 FORD ROAD, SUITE 146, DALLAS, TEXAS 75234,US,19990112 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20000331 |