Устройство для черезкожного облучения крови и тканей

 

Использование: изобретение относится к лазерной медицине и предназначено для использования в радиотерапии для лазерного чрезкожного облучения крови и тканей. Технический результат: увеличение глубины области ткани, подвергающейся чрезмерному терапевтическому лазерному воздействию. Устройство для чрезкожного облучения крови и ткани лазерным излучением состоит из блока питания и излучателя, выполненного в виде матрицы, состоящей из полупроводниковых лазерных излучателей. Лазерные излучатели расположены на подложке матрицы рядами на расстоянии L между соседними излучателями в ряду и на расстоянии l между соседними рядами, причем расстояния L и l определяются выражениями: 0,1 ·X < L < X; 0,1 ·X < l <X, где X - глубина ткани, на которой прекращается терапевтическое действие одного полупроводникового излучателя. 3 ил.

Изобретение относится к лазерной медицине и предназначено для использования в радиотерапии для лазерного черезкожного облучения крови и тканей.

Терапия с помощью черезкожного лазерного оборудования получает все большее распространение. Решающую роль в этом случае играет количество энергии, выделяющейся в нужном слое тканей от лазерного воздействия. Распространение лазерного излучения в ткани характеризуется сильным поглощением и рассеянием излучения, что приводит к проблеме увеличения глубины области лазерного воздействия.

Известна лазерная гелий-неоновая установка с длиной волны излучения 633 нм, предназначенная для черезкожного облучения крови и тканей и состоящая из блока питания и лазерного излучателя [1].

Гелий-неоновое излучение значительно поглощается в биоткани и поэтому не оказывает воздействия на глубоко расположенные ткани, что является существенным недостатком установки для черезкожного облучения на основе гелей-неонового лазера.

Полупроводниковые лазеры инфракрасного диапазона также имеют ограниченную глубину воздействия в ткани. Известна установка для черезкожного облучения крови, выполненная на основе полупроводникового лазера инфракрасного диапазона и состоящая из блока питания и полупроводникового излучателя [2]. Режим работы непрерывный, длина волны излучения 890 нм, выходная мощность излучателя 15 мВт, плотность мощности 5 мВт/см². Эта установка применяется для лечения различных заболеваний.

Ее недостатком является малая эффективность, вызываемая использованием лазера малой мощности с одним полупроводниковым излучателем, позволяющим доставлять необходимое количество энергии на ограниченную глубину и требующим длительного времени для облучения больших участков тканей. Один полупроводниковый излучатель большой мощности сложно изготовить технически и при этом при использовании одиночного мощного полупроводникового излучателя будут большие лучевые нагрузки на поверхность кожи.

Известна установка для черезкожного облучения крови и тканей, состоящая из блока питания и излучателя, выполненного в виде матрицы, состоящей из 10 полупроводниковых излучателей инфракрасного диапазона с длиной волны излучения 890 нм, импульсной мощностью 20 Вт, плотностью мощности 0,1 мВт/см², средней мощностью 3 мВт [3] . В этой установке матрица из 10 излучателей применена для увеличения площади облучаемых тканей, поэтому излучатели расположены на значительном расстоянии друг друга.

Недостатком этой установки является то, что область воздействия ограничивается глубиной действия одиночного излучателя, так как на участках перекрытия соседних излучателей интенсивность каждого из них находится ниже уровня терапевтического воздействия.

Задачей изобретения является увеличение глубины области в ткани, подвергающейся черезкожному терапевтическому лазерному воздействию.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для черезкожного облучения крови и тканей лазерным излучением, состоящем из блока питания и излучателя, лазерный излучатель выполнен в виде матрицы, состоящей из полупроводниковых лазерных излучателей, расположенных на подложке матрицы рядами на расстоянии L между соседними излучателями в ряду и на расстоянии l между соседними рядами, причем расстояния L и l определяются выражениями 0,1 · X < L < X, 0,1 · X < l < X, где X - глубина ткани, на которой прекращается терапевтическое действие одного полупроводникового излучателя. В зависимости от вида облучаемой ткани и длины волны лазерного излучения X изменяется от 5 до 20 мм. Численное моделирование процессов переноса излучения в ткани показало, что расположением лазерных излучателей в соответствии с предлагаемыми соотношениями позволяет достичь в области, где интенсивность лазерного излучения одного излучателя уменьшается в десять и более раз, перекрытия значительного количества конусов лазерного излучения, что позволяет получить эффект сложения поглощенной энергии от перекрывающихся конусов излучения в глубине облучаемой ткани и тем самым увеличить глубину области терапевтического лазерного воздействия. Одновременно, использование матрицы полупроводниковых излучателей приводит к увеличению однородности вклада энергии в ткань на сравнительно большом участке.

К указанному техническому результату можно добавить, что количественное сложение интенсивностей от нескольких лазерных излучателей, работающих синхронно, позволяет при таком их расположении получить качественно новый эффект-увеличение глубины ткани, на которую простирается терапевтическое воздействие лазерного излучения.

На фиг. 1 изображено устройство, состоящее из матрицы полупроводниковых излучателей 1, подложки 2 матрицы полупроводниковых излучателей, соединительного электрокабеля 3 и блока питания 4; на фиг. 2 - устройство, разрез матрицы и облучаемых биотканей.

Матрица имеет пять рядов по пять излучателей в каждом. Разрез проведен через центральный ряд излучателей, где 1 -матрица излучателей; 5 - биоткани. Глубина X - глубина терапевтического действия одиночного лазерного излучателя, глубина Y - максимальная глубина терапевтического действия предлагаемого устройства.

На фиг.3 приведен одиночный лазер, разрез излучателя и облучаемых биотканей, где 1 - излучатель, 5 -биоткани, X - глубина терапевтического воздействия одиночного лазерного излучателя.

Предлагаемое устройство успешно использовалось как средство лазерной терапии в НИИ онкологии им. Н.Н.Петрова.

Формула изобретения

Устройство для черезкожного облучения крови и тканей лазерным излучением, состоящее из блока питания и излучателя, выполненного в виде матрицы, состоящей из полупроводниковых лазерных излучателей, отличающееся тем, что лазерные излучатели расположены на подложке матрицы рядами на расстоянии L между соседними излучателями в ряду и на расстоянии I между соседними рядами, причем расстояния L и I определяются выражениями 0,1·Х<LХ<IРИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3