RU2760621C1 - Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов - Google Patents
Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760621C1 RU2760621C1 RU2020125764A RU2020125764A RU2760621C1 RU 2760621 C1 RU2760621 C1 RU 2760621C1 RU 2020125764 A RU2020125764 A RU 2020125764A RU 2020125764 A RU2020125764 A RU 2020125764A RU 2760621 C1 RU2760621 C1 RU 2760621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- focusing
- light spot
- pdt
- source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к средствам фотодинамической терапии (ФДТ). Устройство включает источник электромагнитного излучения, снабженный системой охлаждения и создающий световой канал, обеспечивающий формирование светового пятна на пораженном органе, соединенный с блоком управления световым пятном. Устройство содержит элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела пациента, который может быть выполнен в виде полой камеры с зеркально отражающей внутренней поверхностью, имеющей форму вытянутого двуосного эллипсоида, усеченного плоскостью, перпендикулярной его большой оси и построенной между геометрическим центром эллипсоида и одним из фокусов, тогда как источник электромагнитного излучения жестко фиксирован в другом фокусе. При этом устройство содержит светофильтры, прозрачные для интервалов длин волн, необходимых по условиям медицинского применения ФДТ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к средствам фотодинамической терапии (ФДТ). Фотодинамическая терапия является методом лечения пораженных органов за счет совместного применения света и специальных препаратов, вызывающих фотосенсибилизацию синглетного кислорода, атомы которого разрушают пораженные клетки. Эти препараты обычно называют фотосенсибилизаторами.
Известно устройство для ФДТ (RU 86432, А61В 5/06, 10.09.2009), содержавшее установленный в корпусе облучатель, выполненный в виде блока светодиодов с различными спектрами излучения, который имеет автономную охлаждающую систему, блок питания с выходным напряжением 12 В и блок управления, при котором светодиоды дают излучения с длинами волн 380-420 нм; 490-530 нм и 620-680 нм, что позволяет выполнять различные задачи в ФДТ при варьировании глубины проникновения излучения в биологическую ткань пациента.
Известно универсальное лазерно-диодное медицинское устройство (RU 2687568, А61N 5/067, 15.05.2019), которое содержит лазерный и диодные излучатели с длинами волн в инфракрасном 1255-1275 нм и оптическом 660 нм диапазонах. Устройство способно работать в непрерывном и импульсно-модулированном режимах.
Недостатками названных устройств являются узость светового пучка и, как следствие, низкая проникающая способность излучения в биологическую ткань пациента, которая составляет несколько миллиметров.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство для фото динамической терапии гнойных ран (RU 181767, A61N 5/06, 26.07.2018), обеспечивающее лазерную обработку пораженных органов, при одновременном формировании широкого светового пятна на облучаемом пораженном органе. Устройство содержит лазер как источник когерентного светового излучения, где световой канал выполнен в виде двух оптически сопряженных зеркал, совершающих угловые колебания во взаимно перпендикулярных плоскостях. Устройство обеспечивает построчную развертку луча лазера, формируя большое по площади растровое пятно с возможностью изменения его размеров и интенсивности облучения, что достаточно для лечения больших по размерам, но неглубоких ран на мягких эпителиальных тканях, находящихся близко к поверхности тела пациента.
Недостатком данного устройства является узкая область применения. Когда пораженные ткани образуются на органах, находящихся глубоко внутри тела пациента, световое воздействие на них становится невозможным без предварительного проведения полостных операций.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей ФДТ с обеспечением неинвазийного воздействия света на пораженные ткани, находящиеся на внутренних органах пациента.
Технический результат достигается тем, что устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов, содержащее источник электромагнитного излучения, снабженный системой охлаждения и создающий световой канал, обеспечивающий формирование светового пятна на пораженном органе, и соединенный с блоком управления световым пятном, дополнительно содержит элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела пациента.
Элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела человека, может быть выполнен в виде полой камеры с зеркально отражающей внутренней поверхностью, имеющей форму вытянутого двуосного эллипсоида, усеченного плоскостью, перпендикулярной его большой оси и построенной между геометрическим центром эллипсоида и одним из фокусов, тогда как источник электромагнитного излучения жестко фиксирован в другом фокусе.
Элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела человека, может быть выполнен в виде собирающей линзы, прозрачной в инфракрасном и оптическом диапазонах.
В этом случае устройство дополнительно содержит светофильтры, прозрачные для интервалов длин волн, необходимых по условиям медицинского применения ФДТ.
Система охлаждения может быть выполнена, например, в виде тепловой трубы, содержащей испаритель и конденсатор, образующий замкнутый объем заполненной легколетучей жидкостью с низкой температурой кипения.
Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вариант устройства, в котором элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела человека, выполнен в виде камеры с зеркально отражающей внутренней поверхностью, а на фиг. 2 этот элемент выполнен в виде собирающей линзы.
По первому варианту своего изготовления устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов, включает элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела человека, выполненный в виде камеры 1, полой внутри и имеющей зеркально отражающую внутреннюю поверхность 2. Форма камеры 1 является вытянутым эллипсоидом вращения с двумя фокусами А и В, расположенными на большой оси а'а'' эллипсоида на равных расстояниях ƒ1 и ƒ2 от его геометрического центра С.
Камера 1 усечена плоскостью 3, которая проходит между фокусами A и В перпендикулярно большой оси а'а''. В фокусе А камеры 1 жестко фиксируется источник электромагнитного излучения 4, например, блок светодиодов. Фокус В находится, за плоскостью 3, т.е. вне камеры 1.
Пациент 5 укладывается на подвижный стол 6, расположенный под камерой 1. Подвижный стол 6 имеет возможность горизонтального и вертикального перемещения. Внутри тела пациента 5 на глубине l от его кожного покрова находится пораженный орган 7 с злокачественной опухолью.
Местоположение пораженного органа 7 пациента 5 устанавливается блоком диагностики 8, входящим, например, в систему ультразвукового исследования. Источник электромагнитного излучения 4 имеет соединение с блоком управления световым пятном 9, обеспечивающим управление мощностью и временем работы источника электромагнитного излучения 4.
Источник электромагнитного излучения 4 снабжен системой охлаждения, которая может быть выполнена, например, в виде тепловой трубы. В этом варианте система охлаждения имеет испаритель 10 и конденсатор 11, в которых воздух и пары жидкости находятся при пониженном давлении. Испаритель 10 заполнен летучей жидкостью 12, кипящей при температуре около 50°С (П. Дан, Д. Рей. Тепловые трубы. - М.: Энергия, 1979. - С. 10-11).
Источник электромагнитного излучения 4 имеет соединение с источником питания 13, обеспечивающим необходимые условия работы его светоизлучающих элементов, т.е. с возможностью перехода от стандартного напряжения сети 220 В на напряжения 12 В, 5 В и 3,3 В, он также имеет возможность работать от аккумулятора.
По рассмотренному варианту, камера 1 может быть изготовлена, например, из штампованного медного листа, с последующим шлифованием и полированием его поверхности до четырнадцатого класса чистоты.
Камеру 1 можно также изготовить литьем из стекла, с последующим нанесением на ее внутреннюю поверхность слоя ртутной амальгамы.
Источник электромагнитного излучения 4 может быть выполнен в виде, например, матрицы светодиодов, полупроводниковых лазеров, или представлять собой лампу накаливания большой мощности. Всем этим обеспечивается получение необходимого спектра длин волн падающего излучения. Выбор того или иного диапазона длин волн обеспечивается блоком управления световым пятном 9 источника электромагнитного излучения 4.
Во втором варианте изготовления устройства для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела человека, может быть выполнен в виде собирающей линзы 14, двояковыпуклой или плосковыпуклой, прозрачной для оптического диапазона и ближних к нему участков ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов. Такая собирающая линза 14 может быть изготовлена, например, из кристаллов фтористого лития LiF.
Собирающая линза 14 помещается в защитном корпусе 15, исключающем загрязнение поверхности собирающей линзы 14, попадание на нее водяных капель и воздействие различного вида ударов. Прочие элементы устройства остаются такими же, как и в первом варианте его исполнения.
Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов работает следующим образом. Перед медицинской процедурой пациент принимает лекарственный препарат, являющийся фотосенсибилизатором, активность которого резко возрастает при воздействии светового излучения, и который способен накапливаться в пораженном органе 7 до необходимой терапевтической концентрации.
Известно, что электромагнитное излучение оптического, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов может проникать на некоторое расстояние l в биологическую ткань тела человека, уменьшаясь по своей интенсивности. Ослабление пучка света возникает, как из-за рассеяния, так и поглощения энергии излучения биологической тканью человека.
Интенсивность излучения, прошедшего через биологические ткани на глубину l, удовлетворяет закону Бугера-Ламберта:
где I0 - начальная интенсивность излучения, падающего на поверхность биологической ткани, Вт/м2; α - натуральный коэффициент поглощения среды для узкого пучка падающего излучения, 1/м.
Величина, обратная коэффициенту поглощения называемая, проникающей способностью излучения, определяет расстояние, на котором интенсивность излучения уменьшается в 2,718 раз.
Глубина проникновения электромагнитного излучения из ультрафиолетовой части спектра составляет около 0,8 мм, на желто-оранжевой части оптического спектра она нарастает до 2,5 мм. Для красных линий спектра глубина проникновения излучения доходит до 20-30 мм. В ближнем диапазоне инфракрасного излучения при длине волны λ=950 нм она достигает максимума в 60-70 мм.
В среднем и дальнем диапазоне инфракрасной части спектра глубина проникновения лучей резко снижается до 0,3-0,5 мм. (Г.Н. Пономаренко, И.И. Турковский Биофизические основы физиотерапии. М., «Медицина», 2006 г., стр. 17-18).
Наибольшей глубиной проникновения, а, следовательно, и наибольшей активностью обладает излучение оптического и ближнего инфракрасного диапазонов, находящееся в интервале длин волн λ=660-1200 нм. Такие длины волн имеет, например, излучение светодиодов, отмеченных в таблице.
Из представленной формулы (1) легко получить, что после прохождения через мягкие биологические ткани на глубину 5 см интенсивность света красных линий спектра снизится почти в 1650 раз. Знание этой величины позволяет задать необходимую начальную интенсивность светового потока I0, который создается источником электромагнитного излучения 4 с первичным излучением, имеющем длину волны λ=660-1220 нм.
Особенностью фокусирующего элемента в устройстве для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов, выполненном по первому варианту является то, что, если источник электромагнитного излучения 4 - точечный и расположен в фокусе А, то зеркально отражающая внутренняя поверхность 2 соберет световые лучи в фокусе В. Ход световых лучей показан стрелками на фиг. 1.
Для того чтобы источник электромагнитного излучения 4 мог считаться точечным и излучающим равномерно на все участки зеркально отражающей внутренней поверхности 2 камеры 1, он должен иметь сферическую форму, а его диаметр d должен быть не больше 1/10 длины малой оси эллипсоида lb'b''.
Расстояние между фокусами А и В камеры 1 задается изначально при изготовлении установки, по численному значению эксцентриситета эллипсоида. Для предотвращения теплового воздействия на пациента непосредственно от близко расположенного источника электромагнитного излучения 4 целесообразно изготавливать камеру 1 с большим эксцентриситетом, т.е. вытянутым вдоль большой оси.
Для светового воздействия на органы, находящиеся внутри тела человека на глубине не меньшей 5 см, камера 1 должна иметь габариты по малой оси эллипсоида b'b'' не меньше, чем 50 см.
Для светового воздействия на ткани, находящиеся на глубине, не превышающей 2-3 см, камера 1 может быть изготовлена в виде эллипсоида с малой осью b'b'', длиной не меньшей 20-30 см.
Хотя чистая фокусировка падающего излучения в точку для такой рассеивающей среды, как биологическая ткань человека, проблематична, но в ФДТ не нужна. Гнойные раны, злокачественные образования в виде метастаз и другие поражения внутренних органов обычно занимают большую площадь. Кроме того, по принципу ФДТ встает необходимость воздействовать излучением на фотосенсибилизаторы, которые имеют наибольшую концентрацию на этих достаточно больших участках.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет получить широкое световое пятно на поверхности тела пациента, которое фокусируется на пораженном органе 7 внутри тела пациента 5. Это дает возможность проводить лечение внутренних органов без проведения полосных операций, тем самым значительно сокращая время реабилитации пациентов.
Предполагаемый эффект от внедрения заявляемого устройства для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов сводится к повышению эффективности лечения пациентов и снижению количества летальных исходов при проводимых операциях.
Claims (3)
1. Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов, содержащее источник электромагнитного излучения, снабженный системой охлаждения, и создающий световой канал, обеспечивающий формирование светового пятна на пораженном органе, и соединенный с блоком управления световым пятном, отличающееся тем, что дополнительно содержит элемент, фокусирующий световое пятно на тканях пораженного органа внутри тела пациента, при этом указанный элемент выполнен в виде полой камеры с зеркально отражающей внутренней поверхностью, имеющей форму вытянутого двуосного эллипсоида, усеченного плоскостью, перпендикулярно его большой оси и построенной между геометрическим центром эллипсоида и одним из фокусов, тогда как источник электромагнитного излучения жестко фиксирован в другом фокусе.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит светофильтры, прозрачные для интервалов длин волн, необходимых по условиям применения ФДТ.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система охлаждения выполнена в виде тепловой трубы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125764A RU2760621C1 (ru) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125764A RU2760621C1 (ru) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760621C1 true RU2760621C1 (ru) | 2021-11-29 |
Family
ID=79173973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125764A RU2760621C1 (ru) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760621C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2309355C2 (ru) * | 2005-10-11 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Тепловая труба |
RU2334530C2 (ru) * | 2006-03-09 | 2008-09-27 | Вадим Дмитриевич Гончаров | Способ локального нагрева внутренних тканей человеческого тела |
RU112631U1 (ru) * | 2010-03-25 | 2012-01-20 | Абдула Куркаев | Устройство фотодинамического воздействия на ткани живого организма |
RU2649211C2 (ru) * | 2016-08-25 | 2018-03-30 | Михаил Викторович Муравьев | Автоматизированный лазерный комплекс для диагностики и лечения заболеваний методом фотодинамической терапии в онкологии |
RU181767U1 (ru) * | 2018-04-16 | 2018-07-26 | Ринат Дамирович Сагдиев | Устройство для фотодинамической терапии гнойных ран |
-
2020
- 2020-07-28 RU RU2020125764A patent/RU2760621C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2309355C2 (ru) * | 2005-10-11 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Тепловая труба |
RU2334530C2 (ru) * | 2006-03-09 | 2008-09-27 | Вадим Дмитриевич Гончаров | Способ локального нагрева внутренних тканей человеческого тела |
RU112631U1 (ru) * | 2010-03-25 | 2012-01-20 | Абдула Куркаев | Устройство фотодинамического воздействия на ткани живого организма |
RU2649211C2 (ru) * | 2016-08-25 | 2018-03-30 | Михаил Викторович Муравьев | Автоматизированный лазерный комплекс для диагностики и лечения заболеваний методом фотодинамической терапии в онкологии |
RU181767U1 (ru) * | 2018-04-16 | 2018-07-26 | Ринат Дамирович Сагдиев | Устройство для фотодинамической терапии гнойных ран |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5643334A (en) | Method and apparatus for the diagnostic and composite pulsed heating and photodynamic therapy treatment | |
US20170112574A1 (en) | Use of fractional emr technology on incisions and internal tissues | |
Benson Jr et al. | Treatment of transitional cell carcinoma of the bladder with hematoporphyrin derivative phototherapy | |
US20050055070A1 (en) | Method and device for treatment of skin conditions | |
US20160082294A1 (en) | Pulsating electromagnetic and ultrasound therapy for stimulating targeted heat shock proteins and facilitating protein repair | |
KR20080028356A (ko) | 비-균일성 출력 빔을 사용하는 레이저 치료를 위한 방법 및시스템 | |
JPS63111886A (ja) | 光ダイオ−ドを用いた癌治療装置 | |
JP6778772B2 (ja) | 標的とされた熱ショックタンパク質を刺激する及びタンパク質修復を促進するためのパルス状の電磁療法および超音波治療法 | |
JP2010012268A (ja) | 侵襲型二波長レーザ鍼 | |
US20050065577A1 (en) | Low level laser tissue treatment | |
US20080058906A1 (en) | Methods and systems for delivering radiation therapy to treat disorders in patients | |
WO2008070851A2 (en) | Use of fractional emr technology on incisions and internal tissues | |
Litwin et al. | The Biological Effects of Laser Radiation: Potential laboratory uses are limitless, and applications for a high powered light source are manifold. Mutations of microscopic organisms may be produced by specific wavelengths and genetic changes studied in a more precise fashion | |
US20050267457A1 (en) | Tissue ablation device using a lens to three dimensionally focus electromagnetic energy | |
US20210346712A1 (en) | System and process of utilizing microwave energy for treating biological tissue | |
RU2760621C1 (ru) | Устройство для внутриполостной фокусировки светового пучка при фотодинамической терапии внутренних органов | |
CA2996981A1 (en) | Method for heat treating biological tissues using pulsed energy sources | |
RU92617U1 (ru) | Устройство для проведения внутритканевой лазерной гипертермии и фотодинамической терапии | |
US11033749B2 (en) | Process utilizing pulsed energy to heat treat biological tissue | |
JP2004329474A (ja) | 痛み緩和用光照射装置 | |
BR112019017891A2 (pt) | Processo para tratamento térmico de tecido biológico | |
Yeragi et al. | LASER Physics& its Application in Dentistry–A Review | |
RU2801893C2 (ru) | Устройство для фотодинамической терапии резидуальных опухолей головного мозга с флуоресцентным контролем фотообесцвечивания фотосенсибилизатора | |
US11484361B2 (en) | Tip for multiple beam tissue therapy | |
Menyaev et al. | Experience in development of therapeutic photomatrix equipment |