RU2033823C1 - Способ световой терапии - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано при физиотерапевтическом воздействии световым излучением. Сущность изобретения: оптические оси излучателей и фотометрического датчика параллельны друг другу и не перпендикулярны к облучаемой поверхности. Их рабочие окна размещены на одинаковом расстоянии от облучаемой поверхности, при этом датчик расположен в центре между излучателями. В процессе облучения определяют текущую дозу светового потока, поглощаемого патологическим очагом, по разности излучаемого и отраженного световых потоков. 1 ил.

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к способам для физиотерапевтического воздействия световым излучением, включая лазерное и широкополосное световое излучение.

Область клинического применения лечение воспалительных заболеваний, послеоперационных ран, трофических язв, заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Известны способы лазерной терапии, основанные на однокомпонентном воздействии на патологические очаги лучом лазера или в сочетании с другими физиотерапевтическими воздействиями (например, постоянным магнитным полем).

Недостатками этих способов является использование воздействия монохроматическим (лазерным) световым потоком, ограниченное действие на биологические ткани и недостаточная точность дозировки светового воздействия, что снижает эффективность курса лечения.

Эти недостатки частично устранены в способах световой терапии, в которых используется формирование комбинированного светового терапевтического воздействия на пациента в более широком диапазоне длин волн светового облучения от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного диапазона. Примером могут служить способы по патенту Великобритании N 1338340, A 61 N 5/06, патенту Франции N 2598921, кл. A 61 N 5/06. Причем способ по патенту Франции N 2598921 предусматривает автоматизацию светового терапевтического воздействия, включая программирование момента включения и продолжительности излучения всех источников света или каждого источника в отдельности, а также возможность модуляции светового излучения в течение сеанса. Недостатком данных способов является низкая точность дозировки светового воздействия, не учитывающая возможность флуктуации уровня светового излучения в течение сеанса и изменение отражательных свойств поверхности патологического очага (как индивидуальной от пациента к пациенту, так и у конкретного пациента, в течение сеанса световой терапии).

Наиболее близким по технической и медицинской сущности к изобретению является способ, включающий воздействие световым потоком на патологический очаг и контроль изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком.

Реализация способа-прототипа основана на использовании управляемого источника света, калиброванного фотометрического датчика и блока управления (микроЭВМ). Способ состоит в том, что для обеспечения заданного количества излучаемой в сторону пациента энергии известная часть светового потока перехватывается установленным на пути светового потока фотометрическим датчиком, на основе показаний фотометрического датчика определяют текущую плотность потока излучения, путем интегрирования определяют количество излученной с начала энергии (дозы облучения), а после достижения заданной дозы по сигналу с блока управления прекращают сеанс светового воздействия. Таким образом учитываются возможные флуктуации источника излучения и повышается точность дозировки.

Недостатками способа-прототипа являются ограниченная область применения и ограниченные функциональные возможности в связи с необходимостью расположения фотометрического датчика на пути светового потока, а также недостаточная точность дозировки из-за отсутствия учета реальных значений коэффициентов отражения поверхности патологического очага как у разных пациентов, так и у одного и того же пациента, изменения которых имеют место даже в течение одного сеанса облучения.

Цель изобретения-повышение точности дозировки светового терапевтического воздействия на патологический очаг, повышение эффективности световой терапии и расширение сферы применения световой терапии.

Указанная цель достигается тем, что в способе световой терапии (включая лазерную терапию), заключающемся в воздействии световым потоком на патологический очаг и контроле изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком, перед применением в клинической практике высокостабильные излучатели светового воздействия однократно калибруют, запоминают полученные калибровочные зависимости плотности излучаемого светового потока П₁ от управляющих сигналов Р₂ для каждого излучателя на заданном расстоянии R, калибруют фотометрический датчик для диапазона воздействия каждого излучателя, запоминают калибровочные зависимости сигналов отклика Р₂ на выходе фотометрического датчика от плотности отраженного светового потока П₂ для расстояния R от фотометрического датчика, совмещают излучатели светового потока и фотометрический датчик конструктивно таким образом, чтобы их оптические оси совпадали по направлению на патологический очаг, зона видимости каждого из них была бы постоянна и составляла бы известную величину поверхности облучения и обзора S₁, а расстояние до облучаемой поверхности было бы постоянно и составляло бы R, определяют необходимую дозу D_зад светового терапевтического воздействия на патологический очаг (D_зад П_п x t), где П_п плотность поглощаемого светового потока, а t продолжительность сеанса, воздействуют заданным световым потоком на поверхность патологического очага, принимают сигнал Р отклика фотометрического датчика, определяют текущее значение уровня поглощаемой мощности (П_п П₁ П₂), определяют текущее значение дозы светового воздействия [D_t=

П_п·t_i

П_п· Δt_i)] сравнивают текущую дозу светового воздействия с заданной [ ΔD D_зад D_t] изменяют управляющий сигнал Р₁ для регулировки текущего значения П₁плотности воздействующего светового потока, определяют момент достижения заданной дозы светового терапевтического воздействия (D_t D_зад 0), после чего прекращают подачу на патологический очаг светового воздействия до задания следующей дозы, причем все операции управления текущим значением светового терапевтического воздействия, контроль за текущим значением дозы воздействия и другие операции предлагаемого способа выполняют автоматически по программе.

Сущность способа поясняется с помощью структурной схемы на чертеже, поясняющей один из возможных вариантов его реализации.

Устройство, реализующее способ, содержит комплект излучателей света 1-1 1-N (количество и состав излучателей выбирают в зависимости от методики клинического применения, дозировки, диапазона светового воздействия), объединенных конструктивно в один блок 3 с фотометрическим датчиком 2, причем входы всех излучателей 1-1 1-N блока 3 подключены к соответствующим управляющим выходам блока управления 4 (например, микроЭВМ или микропроцессору), выход фотометрического датчика 2 подключен к измерительному входу блока управления 4, а апертуры излучателей 1-1 1-N и фотометрического датчика 2 ориентированы в сторону облучаемой поверхности 5, находящейся на строго известном расстоянии R от апертуры излучателей 1-1 1-N параллельно их раскрыву (что обеспечивается конструкцией блока 3, включающего излучатели 1-1 1-N и встроенный фотометрический датчик). За счет конструктивного размещения излучателей 1-1 1-N и фотометрического датчика 2 в блоке 3, обеспечивающего постоянство расстояния R и параллельность облучаемой поверхности 5 по отношению к плоскости раскрыва апертур облучателей 1-1 1-N зона видимости поверхности 5 для фотометрического датчика имеет постоянный размер. Благодаря этому, доля отраженной от поверхности 5 световой энергии, воспринимаемая фотометрическим датчиком, для каждого излучателя 1-1 1-N будет иметь постоянное значение (определяемое отражающей способностью поверхности 5 и зоной видимости фотометрического датчика 2). При плотности потока П₁ прямого светового излучения от источников 1-1 1-N и площади S₂ облучаемой поверхности 5 в зоне видимости фотометрического датчика 2 мощность Р₂ принятого фотометрическим датчиком отраженного излучения прямо пропорциональна коэффициенту отражения К облучаемой поверхности и равна Р₂ П х S₂. Мощность Р₂ отраженного излучения при известном коэффициенте отражения К₅ облучаемой поверхности 5 и известной мощности Р₁ падающего излучения позволяет определить мощность Р₅, поглощаемую облучаемой поверхностью S₂(P₅ Р₁ Р₂ П₁ х S₂ Р₂). В течение сеанса лечения поглощаемая мощность Р₅ определяет дозу воздействующего светового излучения, воспринимаемую патологическим очагом пациента. Эффективность световой терапии зависит от точности дозировки поглощаемого светового излучения Р₅, что является главной целью предлагаемого способа.

Методика применения способа состоит в следующем. Перед началом сеанса лечения производят калибровку устройства, при этом первоначально с помощью блока управления 4 задают различные градации уровня излучаемой мощности Р₁ каждого стабилизированного источника излучения 1-1 1-N и измеряют соответствующие значения плотности потока падающей световой энергии П₁ в зоне S₂ облучаемой поверхности 5. Эти измерения проводят с помощью стандартных измерительных приборов, причем эта процедура проводится единовременно при сертификации устройства (первоначальной калибровке). В результате калибровки источников излучения получаем градуировочную таблицу, устанавливающую соотношения между управляющими сигналами Р₁ с каждого выхода блока управления 4 и соответствующими значениями плотности потока П₁ падающего светового излучения для каждого излучателя 1-1 1-N, входящего в блок 3. Полученные калибровочные таблицы вида [П₁ f_i/P₁)] заносят в память блока управления 4. При сертификации устройства перед выпуском в обращение (клиническое применение) производится также операция калибровки чувствительности фотометрического датчика 2 для диапазона каждого излучателя 1-1 1-N. Эта калибровка может производиться независимым или зависимым методом. В первом случае в районе поверхности 5 с помощью измерительного прибора-источника создают различные значения плотности светового потока П₂, имитирующие отраженное излучение. Для каждого калибровочного значения П₂ плотности потока определяют значения сигналов отклика Р₂ на выходе фотометрического датчика и запоминают эти значения в блоке управления 4 в вид зависимости [P₂ f₂/П₂)] для всего диапазона возможных значений плотности отраженного от поверхности 5 светового потока П₂. Во втором случае в качестве облучаемой поверхности 5 используют отражающую поверхность с известным коэффициентом отражения К₅= К_от (например, К₅ 1). Подают на поверхность 5 от каждого излучателя 1-1 1-N ранее рассмотренным методом калиброванные уровни плотности падающего светового потока П₁. Измеренные в блоке 3 значения сигналов отклика Р₂ соответствуют задаваемым значениям плотности светового потока П₁. Определяют зависимость сигналов отклика Р₂ от уровня падающего и отраженного излучения (Р₂ S₂ х П₂ К_от х П₁). На основе этого в блоке управления 4 формируют калибровочные таблицы [P₂ f₂ (П₂)] как и в предыдущем случае. Применение предлагаемого способа не зависит от используемого метода первоначальной калибровки, обязательным условием для предлагаемого способа является предварительная калибровка стабильных во времени источников светового излучения 1-1 1-N, предварительная калибровка стабильного широкополосного фотометрического датчика 2, а также устойчивое взаимное положение излучателей 1, фотометрического датчика 2 и облучаемой поверхности 5.

При клиническом применении способа с помощью устройства в сеансах световой терапии поверхность 5 является поверхностью патологического очага, а эффективность светового терапевтического воздействия состоит в обеспечении точной дозировки заданного уровня П₅ плотности поглощаемого светового потока. Для обеспечения этого в течение сеанса периодически (практически постоянно) определяют значения П₂ плотности отраженного светового потока (П₂ Р₂/S₂). По заданному из устройства 4 значению Р₁излучаемой мощности для каждого источника 1-1 1-N определяют эквивалентное значение П₁ плотности падающего светового потока (П₁ P₁/S₂). Уровень плотности поглощаемого светового потока П₅ для патологического очага определяют в блоке 4 по соотношению [П₅ (П₁ П₂)] Полученное текущее значение П₅ сравнивают в блоке управления 4 со значением П₅ ^зад, установленным в соответствии с используемой методикой световой терапии и видом патологии [Δ П_п П_п ^зад (П₁ П₂)] Определяют разность между текущим значением П₅ ^t и заданным значением П₅ ^зад. На основе этого в блоке 4 вырабатывают сигнал на излучатель 1-1 1-N, по которому изменяют текущую мощность Р₁ излучения и обеспечивают заданную дозировку поглощаемого светового потока, при которой ( Δ П_п 0).

Рассмотренную процедуру выполняют автоматически, для чего используют те же технические средства (миниЭВМ, микропроцессоры), что и при реализации способа-прототипа. Управление мощностью Р₁ излучателей 1-1 1-N в блоке управления 4 осуществляют, например, с помощью известных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), подключаемых на кодовые шины известных микроЭВМ (или микропроцессоров). Отсчет уровней мощности отраженного излучения с выходов фотометрических датчиков 2 осуществляют, например, подачей сигналов (V₂ Р₂) с датчиков 2 на известные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), подключенные на кодовые шины известных микроЭВМ (микропроцессоров). Излучатели 1-1 1-N и фотометрический датчик 2 конструктивно размещают в жесткой конструкции излучающей головки 3, обеспечивающей согласованную ориентацию их апертур, постоянно облучаемой поверхности S₂ и расстояния R. При этом фотометрический датчик 2 воспринимает отраженный световой поток и отпадает необходимость помещать его на пути падающего светового потока излучателей 1-1 1-N как в способе-прототипе. Это позволяет реализовать блок излучателей и фотометрического датчика 3 в виде компактного медицинского адаптера (оконечного устройства), помещаемого непосредственно на поверхность (в место нахождения) патологического очага. Конструкция медицинского адаптера (оконечного устройства) составляет предмет самостоятельного изобретения и подробно здесь не рассматривается.

Общественно-полезный эффект предлагаемого способа состоит в повышении точности дозировки терапевтического светового воздействия, в повышении эффективности лечения, в сокращении продолжительности лечения и как следствие в дополнительном экономическом эффекте.

Предлагаемый способ реализован в серийном многофункциональном автоматизированном аппарате для световой терапии, который разработан в ОКР "Лазеротерапия" и находится на стадии производства и подготовки к клиническим испытаниям.

Авторы не обнаружили способов световой (включая лазерную) терапии с изложенной последовательностью действий. Кроме того, совокупность вновь введенной последовательности действий не является самостоятельным способом, а может быть применена лишь совместно с остальными операциями предлагаемого способа. Указанное применение известных и вновь введенных операций обеспечивает достижение положительного эффекта, являющегося целью предложенного технического решения. Поэтому совокупность вновь введенной последовательности действий следует считать удовлетворяющей критерию "существенные отличия".

Claims (1)

1. СПОСОБ СВЕТОВОЙ ТЕРАПИИ, включающий воздействие световым потоком на патологический очаг с использованием излучателей с предварительно откалиброванными зависимостями плотности потока излучения от управляющих сигналов, контроль изменения уровня светового потока фотометрическим датчиком с предварительно откалиброванной характеристикой преобразования и управление процедурой светового облучения поверхности патологического очага в соответствии с заданной программой терапевтического лечения, отличающийся тем, что излучатели и фотометрический датчик располагают относительно облучаемой поверхности таким образом, что оптические оси излучателей и датчика параллельны друг другу и перпендикулярны к облучаемой поверхности, их рабочие окна размещены на одинаковом фиксированном расстоянии от облучаемой поверхности, причем фотометрический датчик расположен в центре между излучателями, при этом дополнительно определяют текущую дозу светового потока, поглощаемого патологическим очагом, по разности излучаемого и отраженного световых потоков.

Images