MD540Z

MD540Z - Device for treatment of infected cavities of internal organs with photon radiation

Info

Publication number: MD540Z
Application number: MDS20100165A
Authority: MD
Inventors: Юрие НИКА; Леонид ПОГОРЕЛСКИЙ; Evgheni Maximov; Pintilie Desanu; Константин ЯВОРСКИЙ; Виталие БОЛОГА; Владимир НАХАБА; Емилия ЦЫМБАЛАРЬ
Original assignee: ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2013-03-31
Also published as: MD540Y

Abstract

The invention relates to medical devices, in particular to a device for treatment of infected cavities of internal organs with photon radiation.The device, according to the invention, contains as a source of photon radiation a high-pressure mercury lamp emitting a radiation in the wavelength range of 250…500 nm, and a quartz condenser, a shutter, an optical waveguide with two connectors and a needle for puncture, a power supply connected to the mercury lamp by a power regulator and with a metering timer to control the shutter, a unit for measuring the radiation power in the optical waveguide, which includes a photoreceptor connected to an optical indicator.

Description

Invenţia se referă la utilaje medicale, în special la un dispozitiv pentru tratarea cavităţilor infectate ale organelor interne cu iradiere fotonică. The invention relates to medical equipment, in particular to a device for treating infected cavities of internal organs with photon irradiation.

Este cunoscut dispozitivul pentru tratamentul formelor distructive de tuberculoză a plămânilor, la care în calitate de sursă de radiaţie a fost utilizată o machetă YAG:Nd - laser cu transformarea frecvenţei de bază (1064 nm) în armonica a 4a, deci iradiere la lungimea de undă de 266 nm, puterea sumară în impulsuri fiind de 100 kW la frecvenţa de 3 GHz cu durata impulsului de 10…15 ns, puterea medie de circa 3 mW. Dispozitivul constă din o sursă de radiaţie ultravioletă, inclusiv o sursă de alimentare, un element activ cu sisteme de pompare şi dirijare, precum şi un sistem de ghidare a radiaţiei cu un ac de puncţionare [1]. A device for the treatment of destructive forms of pulmonary tuberculosis is known, in which a YAG:Nd laser model with the transformation of the fundamental frequency (1064 nm) into the 4th harmonic was used as a radiation source, i.e. irradiation at a wavelength of 266 nm, the total pulse power being 100 kW at a frequency of 3 GHz with a pulse duration of 10…15 ns, the average power of about 3 mW. The device consists of an ultraviolet radiation source, including a power supply, an active element with pumping and directing systems, as well as a radiation guidance system with a puncture needle [1].

Dezavantajul dispozitivului menţionat constă în folosirea numai a unei singure lungimi de undă şi modul complicat de obţinere a radiaţiei ultraviolete. În acest scop se utilizează o diodă laser cu semiconductori pentru pompajul laserului cu Nd - YAG, urmată de un sistem de cristale neliniare acoperite cu straturi selective pentru multiplicarea frecvenţei de radiaţie a laserului, precum şi alte elemente optice. În virtutea faptului că aproape toate componentele sursei de radiaţie sunt termosensibile, ele necesită termostatare separată. Pentru întreţinerea cu o precizie relativ înaltă a valorii temperaturii componentelor sursei se utilizează un sistem sofisticat cu elemente Peltier. Toate acestea duc la majorarea considerabilă a costului dispozitivului şi la micşorarea fiabilităţii lui. The disadvantage of the mentioned device is the use of only one wavelength and the complicated way of obtaining ultraviolet radiation. For this purpose, a semiconductor laser diode is used for pumping the Nd - YAG laser, followed by a system of nonlinear crystals coated with selective layers for multiplying the laser radiation frequency, as well as other optical elements. Due to the fact that almost all components of the radiation source are thermosensitive, they require separate thermostating. To maintain the temperature value of the source components with relatively high accuracy, a sophisticated system with Peltier elements is used. All this leads to a considerable increase in the cost of the device and a decrease in its reliability.

Problema pe care o soluţionează invenţia propusă constă în simplificarea procesului de obţinere a radiaţiei fotonice şi micşorarea termenului de vindecare a bolnavilor. The problem that the proposed invention solves consists in simplifying the process of obtaining photonic radiation and reducing the healing time of patients.

Problema se rezolvă prin aceea că dispozitivul pentru tratarea cavităţilor infectate ale organelor interne cu iradiere fotonică conţine: un tub cu vapori de mercur sub înaltă presiune ce emite o radiaţie cu lungimea de undă de 250…500 nm, precum şi un condensor de cuarţ, un obturator, un ghid optic cu doi conectori şi un ac pentru puncţie, un bloc de alimentare unit cu tubul cu mercur prin intermediul unui stabilizator de putere şi cu un timer-dozator pentru dirijarea obturatorului, un bloc pentru măsurarea puterii radiaţiei în ghidul optic, care include un fotoreceptor conectat cu un indicator optic. The problem is solved by the fact that the device for treating infected cavities of internal organs with photonic irradiation contains: a high-pressure mercury vapor tube emitting radiation with a wavelength of 250…500 nm, as well as a quartz condenser, a shutter, an optical guide with two connectors and a needle for puncture, a power supply unit connected to the mercury tube by means of a power stabilizer and a timer-doser for directing the shutter, a unit for measuring the radiation power in the optical guide, which includes a photoreceptor connected to an optical indicator.

Avantajul constă în simplitatea obţinerii radiaţiei fotonice de bandă largă, eficientizarea tratamentului şi micşorarea termenului de vindecare a bolnavilor. The advantage lies in the simplicity of obtaining broadband photonic radiation, making treatment more efficient and reducing the recovery time for patients.

Schema de structură a dispozitivului pentru tratamentul cavităţilor infectate cu iradiere fotonică de bandă largă este prezentată în fig.1, unde el este constituit dintr-un tub cu vapori de mercur 1, un condensor de cuarţ 2, un obturator 3, un dispozitiv de selectare spectrală a radiaţiei 4, un ghid optic 6 cu doi conectori optici 5, 7, un segment distal de ghid optic 8, un ac pentru puncţie 9, un bloc de alimentare 13, care printr-un stabilizator de putere 10 alimentează tubul 1, un timer-dozator 11 pentru dirijarea obturatorului 3 şi un bloc de măsurare a puterii radiaţiei injectate în ghidul optic 12 care include un fotoreceptor 14 conectat cu un indicator optic 15. The structural diagram of the device for the treatment of infected cavities with broadband photonic irradiation is presented in Fig. 1, where it consists of a mercury vapor tube 1, a quartz condenser 2, a shutter 3, a radiation spectral selection device 4, an optical guide 6 with two optical connectors 5, 7, a distal segment of the optical guide 8, a puncture needle 9, a power supply block 13, which through a power stabilizer 10 supplies the tube 1, a timer-doser 11 for directing the shutter 3 and a block for measuring the power of the radiation injected into the optical guide 12 which includes a photoreceptor 14 connected to an optical indicator 15.

Arcul de descărcare al tubului cu vapori de mercur la presiune înaltă 1 este situat în primul focar al condensorului format din două lentile de cuarţ 2, iar în al doilea focar se plasează microlentila integrată a ghidului optic al dispozitivului de selectare spectrală a radiaţiei 4. Segmentul selectat este transportat prin conectorul optic 5, ghidul optic 6, conectorul optic 7 şi ghidul optic 8 în corpul bolnavului, atât timp cât obturatorul 3 este deschis. The discharge arc of the high-pressure mercury vapor tube 1 is located in the first focus of the condenser formed by two quartz lenses 2, and in the second focus the integrated microlens of the optical guide of the radiation spectral selection device 4 is placed. The selected segment is transported through the optical connector 5, the optical guide 6, the optical connector 7 and the optical guide 8 into the patient's body, as long as the shutter 3 is open.

Utilizarea tubului cu vapori de mercur la presiune înaltă în calitate de sursă de radiaţie permite obţinerea radiaţiei fotonice de bandă largă, simplificarea substanţială a dispozitivului şi micşorarea costului lui. The use of a high-pressure mercury vapor tube as a radiation source allows for the production of broadband photonic radiation, substantial simplification of the device, and reduction of its cost.

Dispozitivul pentru tratarea cavităţilor infectate prin metoda iradierii fotonice de bandă largă poate fi utilizat în felul următor: înainte de începerea procedurii de iradiere se va conecta dispozitivul pentru o încălzire de minimum 5 min. După încălzire se va conecta ghidul 6 la indicatorul 15, pentru verificarea puterii optice a radiaţiei în ghid. În continuare se va reconecta ghidul 6 la conectorul 7, prin care radiaţia se transmite segmentului distal de ghid 8 introdus prin acul de puncţie 9 şi în caverna prealabil pregătită se efectuează procedura de iradiere cu toată banda de iradiere sau cu anumite segmente ale ei, conform algoritmului de tratament ales de medic. The device for treating infected cavities by the method of broadband photonic irradiation can be used in the following way: before starting the irradiation procedure, the device will be connected for a minimum of 5 min of heating. After heating, the guide 6 will be connected to the indicator 15, to check the optical power of the radiation in the guide. Next, the guide 6 will be reconnected to the connector 7, through which the radiation is transmitted to the distal segment of the guide 8 inserted through the puncture needle 9 and in the previously prepared cavity, the irradiation procedure is performed with the entire irradiation band or with certain segments of it, according to the treatment algorithm chosen by the doctor.

Dispozitivul pentru tratarea cavităţilor infectate cu iradiere fotonică de bandă largă a fost confecţionat, conform invenţiei, şi utilizat pentru testarea eficienţei lui. The device for treating infected cavities with broadband photonic irradiation was made, according to the invention, and used to test its efficiency.

Testările au fost efectuate în Laboratorul de Diagnostic Medical al Institutului de Ftiziopulmonologie şi Laboratorul de Microbiologie, Virusologie şi Imunologie al Facultăţii de Perfecţionare a Medicilor a USMF „Nicolae Testemiţanu”, cercetându-se in vitro influenţa radiaţiei de bandă largă asupra diferitor tulpini bacteriene. În testări s-au utilizat culturi de Escherichia coli şi Candida albicans. Parametrii radiaţiei au avut următoarele valori: puterea optică la lungimea de undă 254 nm - 1 mW, iar în intervalul 280…500 nm - 15 mW. The tests were carried out in the Medical Diagnostic Laboratory of the Institute of Phthisiopulmonology and the Laboratory of Microbiology, Virology and Immunology of the Faculty of Medical Training of the "Nicolae Testemiţanu" State Medical University, investigating in vitro the influence of broadband radiation on different bacterial strains. Cultures of Escherichia coli and Candida albicans were used in the tests. The radiation parameters had the following values: optical power at the wavelength of 254 nm - 1 mW, and in the range of 280…500 nm - 15 mW.

Au fost efectuate 10 însămânţări şi din culturile obţinute s-au preparat suspensii după tehnologii standarde. În cutii Petri cu geloză-sânge s-au picurat câte 0,1 ml de suspensie cu concentraţia de 106 microorganisme în 1 cm3 de soluţie. Cutiile Petri au fost expuse la iradiere 10; 20; 30; 40 s şi 1; 2; 3; 4; 5 min. Au fost iradiate sectoare cu aria de 1cm2, lăsându-se pentru comparaţie sectoare neiradiate între cele expuse. Cutiile Petri au fost incubate 24 ore în termostat la temperatura de 37°C. Contabilizările au fost efectuate cu ajutorul microscopului optic cu mărirea x 100. Rezultatele sunt prezentate grafic în fig. 2. 10 sowings were performed and suspensions were prepared from the obtained cultures according to standard technologies. 0.1 ml of suspension with a concentration of 106 microorganisms in 1 cm3 of solution were dropped into Petri dishes with blood agar. The Petri dishes were exposed to irradiation for 10; 20; 30; 40 s and 1; 2; 3; 4; 5 min. Sectors with an area of 1 cm2 were irradiated, leaving non-irradiated sectors between the exposed ones for comparison. The Petri dishes were incubated for 24 hours in a thermostat at a temperature of 37°C. The counts were performed using an optical microscope with a magnification of x 100. The results are graphically presented in Fig. 2.

Rezultatele prezentate relevă faptul că efectul anihilării microorganismelor depinde de durata expunerii până la suprimarea, practic, totală în decurs de 1 min. Sectoarele neiradiate prezintă o creştere abundentă de microorganisme. Aceste rezultate sunt superioare celor obţinute prin iradiere monocromatică cu ajutorul dispozitivului cu laser, conform celei mai apropiate soluţii. The results presented reveal that the effect of annihilation of microorganisms depends on the duration of exposure until practically total suppression within 1 min. The non-irradiated sectors show an abundant growth of microorganisms. These results are superior to those obtained by monochromatic irradiation using a laser device, according to the closest solution.

În concluzie, dispozitivul propus permite suprimarea rapidă a populaţiilor de microorganisme patogene din plăgile şi cavităţile infectate, micşorând astfel durata tratamentului şi mărind eficienţa lui. In conclusion, the proposed device allows for the rapid suppression of populations of pathogenic microorganisms in infected wounds and cavities, thus reducing the duration of treatment and increasing its efficiency.

1. RU 2141859 C1 1999.11.27 1. RU 2141859 C1 1999.11.27

Claims

Device for the treatment of infected cavities of internal organs with photon irradiation, which contains as a photon irradiation source a high-pressure mercury vapor tube emitting radiation with a wavelength of 250…500 nm, as well as a quartz condenser, a shutter, an optical guide with two connectors and a puncture needle, a power supply unit connected to the mercury tube by means of a power stabilizer and a timer-doser for directing the shutter, a unit for measuring the radiation power in the optical guide, which includes a photoreceptor connected to an optical indicator.