RU155356U1

RU155356U1 - Устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей

Info

Publication number: RU155356U1
Application number: RU2014153189/14U
Authority: RU
Inventors: Павел Вячеславович Грачев; Виктор Борисович Лощенов
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-10-10

Abstract

Устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей, включающее блок приема излучения, состоящий из зажима, в котором облучающее оптическое волокно изогнуто на 180°, регистрирующих оптических волокон, подходящих к сторонам изгиба, блок оцифровки сигнала, соединенный с регистрирующими волокнами и состоящий из ПЗС линейки, модуля обработки цифрового сигнала, и ЭВМ.

Description

Полезная модель относится к области лазерной медицины, а именно к устройствам для проведения лазерной гипертермии и фотодинамической терапии злокачественных новообразований, расположенных внутри паренхиматозных и трубчатых органов.

В современной медицине все чаще применяются устройства, использующие лазерное излучение. К ним можно отнести устройства для проведения флуоресцентной диагностики, фотодинамической терапии, гипертермии. Данные устройства используются при терапии саркомы перикарда и легких, карциномы толстой кишки, карциномы легких, базальноклеточного рака и меланом кожи, а также при лазерной облитерации варикозных вен. Для доставки лазерного излучения используются различные типы оптоволокон. При контактном, а особенно при внутритканевом, облучении важно знать процессы, которые происходят на облучающем конце волокна [Тучин В.В., Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. 2010 г., Москва, ФИЗМАТЛИТ]. Если облучающий торец волокна будет загрязнен, то выходящее излучение будет частично поглощаться загрязнением. Это вызовет нагрев волокна. При температуре выше 40°C происходит денатурация белка, что приводит к нежелательным повреждениям биологической ткани. При более высоких температурах биологическая ткань может пригорать к облучающему торцу волокна, тем самым перекрывая доступ лазерного излучения. Из-за этого не вся облучаемая область будет получать необходимую дозу излучения. Налипание биоткани может привести к повреждению, и даже слому волокна.

Процессы налипания биологической ткани, повреждения облучающего торца волокна влияют на диффузно отраженное излучение, которое обратно входит в облучающее волокно, и на излучение от источника, которое отражается от границы раздела сред оптоволокно/биоткань. Анализируя обратное излучение можно судить о качестве проведения процедуры облучения, о состоянии торца волокна.

Известно устройство, которое предназначено для ввода и вывода светового излучения в любом месте волоконно-оптического кабеля, без разрезания кабеля. [Hakuto Photom 550, http://www.photom. hakuto.jp/products/008_CC/, 2006 г.] Устройство включает блок приема излучения, состоящий из зажима, позволяющего изгибать оптическое волокно, проходящее через него, с фиксированным радиусом изгиба, детектора, который регистрирует излучение, выходящее из волокна из-за нарушения полного внутреннего отражения, блока оцифровки сигнала.

Основной недостаток подобного устройства состоит в том, что диапазон регистрируемых длин волн составляет 1300-1600 нм. К другим недостаткам можно отнести то, что устройство не позволяет измерять зависимость выходящего излучения от времени, измеряет суммарную интенсивность излучения, выходящего с двух сторон изгиба волокна, подходит только для одномодовых волокон толщиной 250 мкм.

Задачей данной полезной модели является создание устройства для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей во время проведения процедур гипертермии или ФДТ с длиной лазерного излучения в диапазоне 600-1000 нм, подходящего для одномодовых и многомодовых облучающих волокон различного диаметра, позволяющего раздельно измерять мощности лазерного излучения, выходящего с разных сторон изгиба волокна.

Поставленная задача решается тем, что устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей включает блок приема излучения, состоящий из зажима, в котором облучающее оптическое волокно изогнуто на 180°, регистрирующих оптических волокон, подходящих к сторонам изгиба, блок оцифровки сигнала, соединенный с регистрирующими волокнами и состоящий из ПЗС линейки, модуля обработки цифрового сигнала, и ЭВМ.

Устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей (Фиг. 1) содержит зажим оптического волокна 1, два регистрирующих волокна 2, блок оцифровки сигнала 3, ПЗС линейки 4 модуль обработки цифрового сигнала 5, ЭВМ 6.

Устройство работает следующим образом.

При проведении внутритканевого сеанса гипертермии или ФДТ используется лазерное излучение, которое доставляется при помощи оптического волокна. Для измерения интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей облучающее волокно фиксируется в зажиме 1, в котором оно согнуто на 180°. К двум сторонам изгиба облучающего волокна подводятся два торца регистрирующих волокон 2, в которые попадает излучение, выходящее из изгиба облучающего волокна вследствие нарушения полного внутреннего отражения. Регистрирующие волокна 2 передают излучение на блок оцифровки сигнала 3, в котором на ПЗС линейке 4 получаются две проекции излучений от двух регистрирующих волокон 2. Модуль обработки цифрового сигнала 5 от ПЗС линейки 4 передает данные на ЭВМ 6 для их обработки.

Предложенное устройство с положительным результатом применялось для определения изменения оптических параметров биологической ткани в процессе лазерной гипертермии. Были получены временные и температурные диапазоны, которые реализуются при фотодинамической терапии и гипертермии, и могут быть использованы в клинической практике.

Таким образом, предложено устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей во время проведения процедур гипертермии или ФДТ с длиной лазерного излучения в диапазоне 600-1000 нм, которое подходит для одномодовых и многомодовых облучающих волокон различного диаметра и позволяет раздельно измерять мощность лазерного излучения, выходящего с разных сторон изгиба волокна.