RU120008U1

RU120008U1 - CONTACT RADIATION UNIT WITH COOLING SYSTEM

Info

Publication number: RU120008U1
Application number: RU2011152008/14U
Authority: RU
Inventors: Павел Вячеславович Грачёв; Кирилл Геннадиевич Линьков; Виктор Борисович Лощенов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "БИОСПЕК" (ЗАО "БИОСПЕК")
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-09-10

Abstract

1. Устройство для контактного облучения с электронной системой охлаждения, включающее источник лазерного излучения, соединенный с ним световод, охлаждающий блок, включающий сапфировое окно, отличающееся тем, что включает электронный элемент Пельтье с центральным отверстием, при этом сапфировое окно, оснащенное термодатчиком, соединено с «холодной» стороной элемента Пельтье, а «горячая» сторона элемента Пельтье снабжена радиатором с развитой поверхностью и отверстием для прохождения света, приспособление для крепления волокна, а также электронный блок, состоящий из драйвера, ПИД регулятора, блока индикации. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиатор оснащен средством для дополнительного обдува. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охлаждающий блок устройства снабжен ручкой. 1. A device for contact irradiation with an electronic cooling system, including a laser source, a fiber connected to it, a cooling unit including a sapphire window, characterized in that it includes a Peltier electronic element with a central hole, while the sapphire window equipped with a temperature sensor is connected to The "cold" side of the Peltier element, and the "hot" side of the Peltier element is equipped with a radiator with a developed surface and an opening for the passage of light, a fixture for attaching the fiber, and electronic unit consisting of a driver, a PID controller, an indication unit. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is equipped with a means for additional airflow. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the cooling unit of the device is equipped with a handle.

Description

Полезная модель относится к области лазерной медицины, а именно к устройствам для проведения лазерной гипертермии и фотодинамической терапии злокачественных новообразований, а именно на поверхности или на глубине кожи или мягких тканей.The utility model relates to the field of laser medicine, namely to devices for carrying out laser hyperthermia and photodynamic therapy of malignant neoplasms, namely on the surface or in the depth of the skin or soft tissues.

Гипертермия и фотодинамическая терапия (ФДТ) относятся к методикам лечения опухолей и метастазов в медицине. Они основаны на применении лазерного излучения, которое взаимодействует с биологическими тканями. В процессе ФДТ лазерное излучение с длинами волн видимого диапазона взаимодействует с фотосенсибилизатором, в результате чего молекулярный триплетный кислород превращается в синглетный, а также образуется большое количество высокоактивных радикалов. Синглетный кислород и радикалы вызывают в клетках опухоли некроз и апоптоз [Loschenov V.B., Konov V.I., Prokhorov A.M., «Photodynamic therapy and Fluorescence diagnostics» Laser Physics, vol.10, No.6, pp.1188-1207, 2000]. Для процедуры гипертермии используют длины волн инфракрасного диапазона. В результате поглощения биологической тканью лазерного излучения происходит локальное повышение температуры в данной области. Температурный диапазон гипертермии от 42,5°C до 44-45°C. [Temperature control technique for laser hyperthermia. S.A.Shevchik, G.V.Zhukov, I.N.Golovanov, K.G.Linkov, V.V.Barun, and V.B.Loschenov, Proc. SPIE 6848, 684819 (2008)].Hyperthermia and photodynamic therapy (PDT) are methods of treating tumors and metastases in medicine. They are based on the use of laser radiation, which interacts with biological tissues. In the PDT process, laser radiation with visible wavelengths interacts with a photosensitizer, as a result of which molecular triplet oxygen is converted to singlet oxygen, and a large number of highly active radicals are also formed. Singlet oxygen and radicals cause necrosis and apoptosis in tumor cells [Loschenov V.B., Konov V.I., Prokhorov A.M., Photodynamic therapy and Fluorescence diagnostics Laser Physics, vol. 10, No.6, pp.1188-1207, 2000]. For the hyperthermia procedure, infrared wavelengths are used. As a result of the absorption of laser radiation by biological tissue, a local temperature increase occurs in this area. The temperature range of hyperthermia is from 42.5 ° C to 44-45 ° C. [Temperature control technique for laser hyperthermia. S.A.Shevchik, G.V. Zhukov, I.N. Golovanov, K.G. Linkov, V.V. Barun, and V.B. Loschenov, Proc. SPIE 6848, 684819 (2008)].

Для достижения терапевтического эффекта в глубине биологических тканей необходимо повышать интенсивность лазерного излучения. Но в результате этого возможно появление необратимых процессов со здоровыми поверхностными тканями. Для снижения негативного воздействия на приповерхностные ткани облучение проводят через устройства, охлаждающие кожу с возможностью пропускания оптического излучения, применяют механическое надавливание на кожу облучателем, приводящим к «просветлению» биоткани за счет оттока поглощающей крови и приближению к опухоли, применяют теплопроводные гели и др.To achieve a therapeutic effect in the depths of biological tissues, it is necessary to increase the intensity of laser radiation. But as a result of this, irreversible processes with healthy superficial tissues may appear. To reduce the negative impact on the surface tissues, irradiation is carried out through devices that cool the skin with the possibility of transmitting optical radiation, apply mechanical pressure on the skin with an irradiator, leading to "bleaching" of the biological tissue due to the outflow of absorbing blood and approaching the tumor, using heat-conducting gels, etc.

Известны устройства для охлаждения поверхности кожи при проведении различных косметических и/или лечебных процедур. Так, например, известно устройство, содержащее источник лазерного излучения, соединенный с ним световод и узел для контактного охлаждения поверхности ткани, выполненный в виде герметичного бокса с двумя сапфировыми окнами - верхним и нижним, между которыми находится полость для охлаждающей жидкости [ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ RU 92617 A61N 5/067 2010]. В боксе имеются каналы для подачи и циркуляции охлаждающей жидкости, которая поступает из резервуаров с помощью средства подачи охлаждающей жидкости. Средство подачи охлаждающей жидкости выполнено с возможностью регулирования скорости подачи охлаждающей жидкости. Световод содержит, оптическое волокно доставляющее излучение и, диагностическое волокно, соединенное со средством спектроскопической диагностики.Known devices for cooling the surface of the skin during various cosmetic and / or medical procedures. So, for example, a device is known that contains a laser radiation source, a fiber connected to it and a unit for contact cooling of the fabric surface, made in the form of a sealed box with two sapphire windows - upper and lower, between which there is a cavity for coolant [PATENT FOR USEFUL MODEL RU 92617 A61N 5/067 2010]. In the box there are channels for supplying and circulating coolant, which comes from the tanks with the help of coolant supply. The coolant supply means is configured to control the coolant supply rate. The optical fiber contains an optical fiber delivering radiation and a diagnostic fiber connected to a spectroscopic diagnostic tool.

Данное устройство позволяет снизить болевой эффект во время процедур гипертермии и ФДТ, а так же позволяет одновременно с лазерной гипертермией и ФДТ проводить флуоресцентную диагностику.This device allows you to reduce the pain effect during the procedures of hyperthermia and PDT, and also allows you to conduct fluorescence diagnostics simultaneously with laser hyperthermia and PDT.

Недостаток известного устройства заключается в том, что необходимо длительное время подготовки к терапевтической процедуре, которое требуется для охлаждения рабочей жидкости. Еще одним минусом является отсутствие термостабилизации охлаждающей поверхности устройства.A disadvantage of the known device is that it takes a long time to prepare for the therapeutic procedure, which is required to cool the working fluid. Another disadvantage is the lack of thermal stabilization of the cooling surface of the device.

Задачей данной полезной модели являлось повышение эффективности терапевтических процедур, снижение времени приготовления к процедурам, контроль и стабилизация температуры поверхности облучаемого объекта.The objective of this utility model was to increase the effectiveness of therapeutic procedures, reduce preparation time for procedures, control and stabilize the surface temperature of the irradiated object.

Поставленная задача решается тем, что устройство для контактного облучения с электронной системой охлаждения, включающее источник лазерного излучения, соединенный с ним световод, охлаждающий блок, включающий сапфировое окно, причем охлаждающий блок включает электронный элемент Пельтье с центральным отверстием, при этом сапфировое окно, оснащенное термодатчиком, соединено с «холодной» стороной элемента Пельтье, а «горячая» сторона элемента Пельтье снабжена радиатором с развитой поверхностью и отверстием для прохождения света, приспособление для крепления волокна; а так же электронный блок, состоящий из драйвера, ПИД регулятора, блока индикации.The problem is solved in that the device for contact irradiation with an electronic cooling system, including a laser source, a fiber connected to it, a cooling unit including a sapphire window, the cooling unit including a Peltier element with a central hole, while the sapphire window is equipped with a temperature sensor connected to the “cold” side of the Peltier element, and the “hot” side of the Peltier element is equipped with a radiator with a developed surface and an opening for the passage of light, suitable for fiber mount assembly; as well as an electronic unit consisting of a driver, a PID controller, an indication unit.

Кроме того задача решается тем, что радиатор устройства оснащен средством для дополнительного обдува.In addition, the problem is solved in that the radiator of the device is equipped with a means for additional blowing.

Кроме того задача решается тем, что охлаждающий блок устройства содержит ручку.In addition, the problem is solved in that the cooling unit of the device comprises a handle.

Устройство для контактного облучения с электронной системой охлаждения Фиг 1 содержит источник лазерного излучения 1, соединенный с ним световод 2, охлаждающий блок устройства 3, включающий сапфировое окно 4, теплоизолирующий кожух 5, медную пластину 6, элемент Пельтье 7, температурный датчик 8, радиатор с развитой поверхностью 9, устройство крепления световода 10, электронный блок 11, состоящий из индикатора температурного диапазона 12, драйвера, ПИД регулятора, кожуха с электронными проводами 13.Device for contact irradiation with an electronic cooling system FIG. 1 contains a laser source 1, a light guide 2 connected to it, a cooling unit of a device 3, including a sapphire window 4, a heat insulating casing 5, a copper plate 6, a Peltier element 7, a temperature sensor 8, a radiator with developed surface 9, a fiber optic fastener 10, an electronic unit 11, consisting of a temperature range indicator 12, a driver, a PID controller, a casing with electronic wires 13.

Устройство для контактного облучения с электронной системой охлаждения работает следующим образом.A device for contact irradiation with an electronic cooling system operates as follows.

В случае проведения ФДТ пациенту предварительно аппликационно или системно вводят препарат-фотосенсибилизатор, который избирательно накапливается в раковых клетках.In the case of PDT, the patient is preapplied with a systemic or systemic drug-photosensitizer, which selectively accumulates in cancer cells.

Соединяют световод 2 с источником лазерного излучения 1 и охлаждающим блоком 3 с помощью средства крепления 10. Далее на поверхность кожи или органа в области ракового заболевания устанавливают узел 3 таким образом, чтобы сапфировое окно 4, узла 3, было плотно прижато к поверхности ткани. Включают устройство охлаждения при помощи тумблера включения на электронном блоке устройства 11. Загорается синий цвет индикатора 12 означающий, что устройство работает, и температура поверхности сапфирового окна менее чем 26°C. Время, которое требуется для охлаждения сапфирового окна менее чем 10 секунд. Включают источник лазерного излучения 1 с рассчитанными параметрами излучения. В процессе облучения загорается зеленый цвет индикатора 12, означающий, что температура сапфирового окна и поверхности облучаемого объекта находится в диапазоне 26-40°C. Если в процессе облучения загорается красный цвет индикатора 12, то это означает, что температура сапфирового окна выше чем 40°C, при этом начинают происходить необратимые процессы с поверхностными слоями облучаемых объектов. Красный цвет индикатора 12 является сигналом оператору устройства, что необходимо либо уменьшить интенсивность лазерного излучения, либо прекратить процедуру лечения. Во время работы электронный блок анализирует сигнал, приходящий с датчика температуры 8, и изменяет ток подаваемый на модуль Пельтье 7, тем самым стабилизирует температуру на поверхности облучаемого объекта.The optical fiber 2 is connected to the laser radiation source 1 and the cooling unit 3 using the fastening means 10. Next, a node 3 is mounted on the surface of the skin or organ in the area of the cancer, so that the sapphire window 4, node 3, is firmly pressed against the surface of the fabric. Turn on the cooling device using the on / off switch on the electronic unit of the device 11. The blue indicator 12 lights up to indicate that the device is working and the surface temperature of the sapphire window is less than 26 ° C. The time it takes to cool the sapphire window in less than 10 seconds. Turn on the source of laser radiation 1 with the calculated radiation parameters. During irradiation, the green color of indicator 12 lights up, meaning that the temperature of the sapphire window and the surface of the irradiated object is in the range of 26-40 ° C. If the indicator 12 lights up red during irradiation, this means that the temperature of the sapphire window is higher than 40 ° C, and irreversible processes begin to occur with the surface layers of the irradiated objects. The red color of indicator 12 is a signal to the device operator that it is necessary either to reduce the intensity of laser radiation or to terminate the treatment procedure. During operation, the electronic unit analyzes the signal coming from the temperature sensor 8, and changes the current supplied to the Peltier module 7, thereby stabilizing the temperature on the surface of the irradiated object.

Также в процессе облучения одновременно с охлаждением можно осуществлять надавливание узлом 3 на поверхность ткани. При этом происходит сжатие приповерхностного слоя под сапфировым окном. Толщина слоя ткани, которую должно преодолеть излучение до опухолевого узла уменьшается, и ткань в этом слое просветляется за счет оттока крови из области под окном. Соответственно в опухоль попадает менее «ослабленное» излучение и она, за тоже время, получает дозу выше, чем в случае без надавливания, что ведет к сокращению также и времени процедуры. Отток крови из нормальных тканей, попадающих под окном существенно уменьшает фотодинамический эффект в них за счет частичного оттока ФС вместе с кровью, что приводит к большей сохранности нормальной ткани и уменьшению болевого эффекта.Also, in the process of irradiation, simultaneously with cooling, it is possible to pressure node 3 on the surface of the tissue. When this occurs, the compression of the surface layer under the sapphire window. The thickness of the tissue layer, which radiation must overcome before the tumor node is reduced, and the tissue in this layer is cleared due to the outflow of blood from the area under the window. Accordingly, less “weakened” radiation enters the tumor and, at the same time, receives a higher dose than in the case without pressure, which also leads to a reduction in the procedure time. The outflow of blood from normal tissues falling under the window significantly reduces the photodynamic effect in them due to the partial outflow of PS along with blood, which leads to greater preservation of normal tissue and a decrease in the pain effect.

Таким образом, предложено устройство, которое позволяет повысить эффективность терапевтических процедур за счет снижения времени приготовления к процедурам, стабилизации температуры облучаемой поверхности, а также осуществлять контроль температуры поверхности облучаемого объекта.Thus, a device is proposed that can increase the effectiveness of therapeutic procedures by reducing the preparation time for the procedures, stabilizing the temperature of the irradiated surface, and also controlling the surface temperature of the irradiated object.

Claims

1. A device for contact irradiation with an electronic cooling system, including a laser source, a fiber connected to it, a cooling unit including a sapphire window, characterized in that it includes a Peltier electronic element with a central hole, while the sapphire window equipped with a temperature sensor is connected to The "cold" side of the Peltier element, and the "hot" side of the Peltier element is equipped with a radiator with a developed surface and an opening for the passage of light, a fixture for attaching the fiber, and electronic unit consisting of a driver, a PID controller, an indication unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is equipped with a means for additional blowing.

3. The device according to claim 1, characterized in that the cooling unit of the device is equipped with a handle.