Способ компьютерной медицинской интроскопии и компьютерный томограф для его осуществления

 

Способ компьютерной медицинской интроскопии и компьютерный томограф для его осуществления предназначены для диагностирования биологических объектов с помощью ИК-излучения. На биологический объект воздействуют сканирующим лучом лазера ближнего ИК-диапазона от источника электромагнитного излучения. Прошедшее сквозь биологический объект излучение измеряется приемниками излучения. Математическая обработка результатов измерений и их отображение осуществляется с помощью компьютера блоком обработки информации. Перефокусировку лазерного излучения проводят с помощью перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента. Использование излучения ближнего ИК-диапазона в перестраиваемой оптике с изменяемой кривизной позволяет фокусировать лазерный луч внутри биологического объекта без использования сложных оптических устройств. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к медицинской диагностической технике, а именно к способам медицинской интроскопии и компьютерным трансмиссионным томографам.

Известен способ медицинской интроскопии, заключающийся в том, что осуществляют сканирование объекта направленным жестким излучением (например, рентгеновским), измеряют интенсивность прошедшего объект излучения, обрабатывают результаты измерений и отображают результаты обработки (Технические средства медицинской интроскопии. /Под ред. Б.И. Леонова, М., 1989, с. 167 - 172). Недостатком известного способа интроскопии является вредное воздействие на организм рентгеновского излучения, применяемого в известном способе для диагностики.

Известен компьютерный томограф для осуществления способа медицинской интроскопии, содержащий источник рентгеновского излучения, систему сканирования, приемники излучения, систему измерения и обработки сигналов, систему отображения результатов обработки (патент Японии N 59-97649, кл. A 61 B 6/03, 1989). Недостатком известного устройства является невозможность эффективного управления конфигурацией луча.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ раннего обнаружения рака груди с использованием проникающего света, включающий воздействие на биологический объект сканирующим лучом лазера ближнего ИК-диапазона, измерение интенсивности прошедшего сквозь биологической объект излучения с помощью приемников излучения, обработку компьютером результатов измерений и отображение их на экране дисплея (патент США N 4945239, кл. G 01 N 21/27; G 01 N 21/59).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе определение месторасположения области поражения биологического объекта производят путем последовательного многократного воздействия на биологический объект сканирующим лучом лазера под несколькими углами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству в группе изобретений по совокупности признаков является устройство проникающего света для ранней диагностики рака груди, включающее источник электромагнитного излучения в виде лазера, систему формирования лазерного луча с возможностью сканирования, приемники излучения, блок обработки информации и отображения на дисплее (патент США N 4945239, кл. G 01 N 21/27; G 01 N 21/59).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что используемая в прототипе оптическая схема для формирования лазерного луча не позволяет производить фокусировку лазерного луча.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Заявляемый способ компьютерной медицинской интроскопии и компьютерный томограф для его осуществления направлены на решение задачи усовершенствования медицинской лазерной аппаратуры, а также методов диагностики и лечебного воздействия, производимых с помощью этой аппаратуры.

При осуществлении заявляемой группы изобретений достигается, во-первых, возможность фокусировки лазерного луча внутри биологического объекта, во-вторых, изменение, при необходимости, конфигурации лазерного луча без использования сложных оптических устройств, что влечет за собой повышение надежности в работе всей системы, в-третьих, сочетание диагностического и лечебного воздействия лазерного излучения.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что в заявляемом способе компьютерной медицинской интроскопии воздействуют на биологический объект сканирующим лучом лазера ближнего ИК-диапазона, измеряют прошедшее сквозь биологический объект излучение с помощью приемников излучения, производят математическую обработку с помощью компьютера результаты измерений и отображают их на дисплее. Особенность заявляемого способа заключается в том, что с помощью заявляемого устройства в процессе воздействия на биологический объект осуществляют перефокусировку лазерного излучения с помощью перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента.

Возможность воздействия на биологический объект сфокусированным лазерным лучом, а также возможность перефокусировки лазерного луча на требуемую глубину позволяет получить более детальную информацию об особенностях исследуемого органа. Кроме того, возможность фокусировки лазерного луча позволяет производить лечебное воздействие на пораженный орган при условии использования того же комплекса аппаратуры.

Указанный единый технической результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что заявляемое устройство для осуществления медицинской компьютерной интроскопии включает источник электромагнитного излучения в виде лазера, систему формирования лазерного луча с возможностью сканирования, приемники излучения, блок обработки информации и отображения на дисплее. Особенность заявляемого устройства заключается в том, что система формирования лазерного луча выполнена в виде перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента, блоком управления и приводом. В частности, указанная перестраиваемая оптика с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента выполнена в виде зеркала.

На фиг. 1 условно показан биологический объект 1, рассеченный тремя взаимно перпендикулярными плоскостями 2, 3 и 4, относительно которых происходит ориентировка лазерного луча 5 во время процесса сканирования; здесь же условно показан некоторый внутренний орган 6, являющийся объектом исследования.

На фиг. 2 показан внутренний орган 6, подвергшийся исследованию путем сканирования лазерным лучом 5, сфокусированным в точках 8 и 9 при помощи элемента 7 перестройки излучения, выполненного в виде зеркала, кривизна которого регулируется блоком 10 управления.

На фиг. 3 показана схема развертки исходного плоского лазерного луча 5, произведенная с помощью элемента 7 перестройки излучения, выполненного в виде зеркала, обращенного выпуклостью к падающему лучу. На схеме представлен стол 11 для размещения исследуемого объекта.

На фиг. 4 показана принципиальная схема лазерного компьютерного томографа, на которой представлен источник 12 лазерного излучения, оптическая система 13 формирования лазерного луча, приемники 14, 18 излучения, блок 15 запоминания сигналов, блок 16 обработки информации, блок 17 отображения результатов обработки информации, сигналы, поступающие на приемники 19, 21 излучения, точка 20 исследования.

Использование описываемого устройства, в котором система формирования лазерного луча выполнена в виде перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента и блока управления, позволяет, с одной стороны, произвести развертку параллельного лазерного луча и тем самым достичь эффекта сканирования исследуемого слоя биологического объекта без использования сложной оптической системы. При необходимости осуществления данной операции перестраиваемая оптика может быть выполнена в виде зеркала, которому придается выпуклая форма. С другой стороны, с помощью того же зеркала параллельный лазерный луч может быть сфокусирован на требуемой глубине исследуемого слоя внутри биологического объекта. Для этого зеркалу с помощью блока управления придается вогнутая форма. Кроме того, изменение радиуса кривизны зеркала позволяет производить требуемую перефокусировку лазерного луча.

Использование зеркала в качестве оптической схемы для формирования лазерного луча позволяет также конструктивно упростить всю систему и повысить ее надежность.

Заявляемый способ реализуется следующим образом. Лазерное излучение входит в исследуемое тело, содержащее объект детального исследования. Излучение, прошедшее напрямую через объект, а также рассеянное, но вышедшее из тела, фиксируется приемниками. Изменяя направление исходного лазерного луча и производя соответствующие измерения вышедшего из тела излучения, в результате соответствующей математической обработки полученных сигналов можно реконструировать структуру объекта и визуализировать полученную двумерную и трехмерную картину на экране дисплея. При проведении диагностического воздействия на объект исследования лазерным излучением производят фокусировку и многократную перефокусировку луча. При проведении лечебного воздействия лазерным излучением производят многократное воздействие на пораженный орган лучом, сфокусированным в определенной точке.

Заявляемое устройство реализуется следующим образом. Для осуществления последовательного веерообразного сканирования исследуемого объекта лазерным лучом системой формирования лазерного излучения создается плоский луч, толщина которого соответствует толщине диагнозируемого слоя, а ширина луча превышает его толщину. Луч, отражаясь от выпуклого зеркала, обладающего одномерной кривизной, расходится с требуемым углом раскрытия. Для реализации фокусировки лазерного излучения на требуемой глубине объекта плоский лазерный луч направляется на гибкое вогнутое зеркало, кривизна которого регулируется блоком управления.

Таким образом, осуществление заявляемого изобретения позволяет упростить конструкцию и повысить надежность лазерных медицинских томографов, а также производить как диагностическое, так и лечебное воздействие сфокусированным лазерным излучением.

Формула изобретения

1. Способ компьютерной медицинской интроскопии, заключающийся в воздействии на биологический объект сканирующим лучом лазера ближнего ИК диапазона, измерении прошедшего сквозь биологической объект излучения с помощью приемников излучения, математической обработки с помощью компьютера результатов измерений и отображении их на дисплее, отличающийся тем, что в процессе воздействия на биологический объект осуществляют перефокусировку лазерного излучения с помощью перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента.

2. Компьютерный томограф для медицинской интроскопии, включающий источник электромагнитного излучения в виде лазера, систему формирования лазерного луча с возможностью сканирования, приемники излучения, блок обработки информации и отображения на дисплее, отличающийся тем, что система формирования лазерного луча выполнена в виде перестраиваемой оптики с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента, блоком управления и приводом.

3. Компьютерный томограф по п. 2, отличающийся тем, что перестраиваемая оптика с принудительно изменяемой кривизной перестраивающего излучение элемента выполнена в виде зеркала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4