Устройство для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань излучения. Устройство содержит лазер с блоком управления. По ходу излучения лазера расположена фотометрическая полость. Основная выходная апертура полости снабжена перемещающейся заглушкой с поверхностью, имеющей коэффициент диффузного отражения К_отр= 100% для возможности калибровки фотометрической полости. В дополнительной выходной апертуре полости установлен основной фотоэлектрический преобразователь, связанный с блоком коррекции мощности лазера. Устройство снабжено дополнительным фотоэлектрическим преобразователем-свидетелем, оптически связанным с лазером и электрически с блоком коррекции. Блок коррекции содержит усилитель, три дифференциальных усилителя, три цифровых счетчика, два цифроаналоговых преобразователя, два аналого-цифровых преобразователя, две схемы сравнения, три тактовых генератора, схему ИЛИ, две линии задержки. Связи между элементами блока коррекции позволяют моделировать в блоке реакцию основного фотоэлектрического преобразователя на введение в полость поверхности заглушки с К_отр= 100% и на выведение заглушки для создания условия К_отр= 0%, сохранять эту информацию в блоке коррекции. Устройство позволяет в рабочем режиме по стабильной методике лазерной терапии корректировать мощность падающего на биоткань лазерного излучения с учетом указанной информации. Изобретение позволяет сократить время и упростить процедуру коррекции мощности падающего излучения на биоткань. 1 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к лазерной терапии в части создания устройств для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, и может быть использовано при проведении лечебных процедур с использованием лазерного излучения, лечебный эффект которого определяется дозой излучения, поглощенного живой биотканью.

Энергия потока Ф(λ) лазерного излучения (где λ - рабочая длина волны лазера), поглощенная биотканью за весь цикл лечебных процедур, может оказывать как положительный, так и отрицательный эффект. Поэтому соблюдение точности дозировки при проведении лечебных процедур имеет принципиальное значение. Однако в медицинской практике используется значение мощности излучения применяемого лазера (доза определяется умножением значения мощности потока излучения на время воздействия), то есть устанавливается падающая на биоткань доза излучения. В то время как поглощенная биотканью доза излучения составляет только часть падающей дозы, то есть падающее излучения разделяется на два потока: не участвующий в лечебном процессе отраженный поток (соответствующий коэффициенту отражения К_отр биоткани) и используемый в лечебном процессе поглощенный поток (соответствует коэффициенту поглощения К_погл биоткани). Для реальных биотканей К_погл изменяется в достаточно широких пределах в зависимости от ряда факторов (длина волны излучения лазера, цвет и состояние кожи, анатомическое расположение зоны облучения, атмосферные условия, время суток, психологическое состояние пациента и т.п.), совокупность которых статистически невозможно учесть для каждого конкретного пациента. Реальным выходом является оперативное определение К_погл в конкретной зоне облучения в процессе проведения лечебной процедуры и соответствующая коррекция величины падающего на биоткань лазерного излучения.

Известно устройство для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, содержащее рабочий излучатель в виде лазера, на входе которого расположен блок регулирования его мощности, обеспечивающий поддержание установленного значения мощности лазера неизменным в течение процедуры облучения биоткани [1].

Недостатком известного устройства является то, что в нем в процессе поддержания значения мощности излучения лазера не учитывается К_погл биотканью падающего на нее излучения, что не обеспечивает достаточную эффективность терапевтической процедуры.

Также известно устройство для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, являющееся наиболее близким к описываемому, содержащее лазер, вход которого подключен к первому выходу блока управления, предназначенного для питания, включения, регулирования мощности излучения и установки времени воздействия лазера на биологическую ткань, по ходу излучения лазера расположена входная апертура фотометрической полости, которая содержит также основную выходную апертуру и дополнительную выходную апертуру, при этом основная выходная апертура снабжена для обеспечения калибровки фотометрической полости перемещающейся заглушкой с возможностью открытия этой апертуры и поверхность заглушки имеет коэффициент диффузного отражения, равный 100%, а в дополнительной выходной апертуре установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого связан со входом блока коррекции мощности лазера [2].

Преимуществом данного устройства по сравнению с [1] является возможность ручной коррекции мощности лазерного излучения с учетом К_погл биотканью этого излучения для обеспечения установки заданной поглощенной биотканью дозы излучения, что повышает эффект терапевтической процедуры.

Недостатком устройства является сложность и достаточно большая длительность (порядка 2 минут на каждую облучаемую зону) процедуры ручной коррекции мощности излучения лазера для установки заданной поглощенной дозы из-за необходимости повторной процедуры установки нового значения мощности по показаниям дополнительного прибора, при этом возможно смещение ранее выбранной зоны биоткани относительно первоначальной, где фактически определен коэффициент поглощения, что снижает точность дозирования, уменьшает эффективность терапевтической процедуры при выполнении стабильной (неподвижной относительно облучаемой зоны) методики терапевтического воздействия.

Целью изобретения является сокращение времени и упрощение процедуры коррекции мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения и повышение точности установки поглощенной биотканью дозы излучения при выполнении стабильной методики терапевтического воздействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, содержащем лазер, вход которого подключен к первому выходу блока управления, предназначенного для питания, включения, регулирования мощности излучения и установки времени воздействия лазера на биологическую ткань, по ходу излучения лазера расположена входная апертура фотометрической полости, которая содержит также основную выходную апертуру и дополнительную выходную апертуру, при этом основная выходная апертура снабжена для обеспечения калибровки фотометрической полости перемещающейся заглушкой с возможностью открытия этой апертуры, поверхность заглушки имеет коэффициент диффузного отражения, равный 100%, в дополнительной выходной апертуре установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого связан со входом блока коррекции мощности лазера, согласно изобретению в устройство введен дополнительный фотоэлектрический преобразователь, который расположен до входной апертуры фотометрической полости со стороны лазера, вход этого преобразователя оптически связан с лазером, а выход - с дополнительно введенным вторым входом блока коррекции, блок коррекции содержит усилитель, первый дифференциальный усилитель, второй дифференциальный усилитель с управляемым резистором в цепи его обратной связи, третий дифференциальный усилитель, первый и второй цифровые счетчики, первый цифроаналоговый преобразователь, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первую и вторую схемы сравнения, первый, второй и третий тактовые генераторы, схему "ИЛИ", третий цифровой счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь и первую и вторую линии задержки, при этом упомянутый выход основного фотоэлектрического преобразователя связан со входом усилителя и этот вход усилителя является первым упомянутым входом блока коррекции мощности лазера, вторым упомянутым входом которого является первый вход второго дифференциального усилителя, выход усилителя соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого связан как с выходом второго дифференциального усилителя, так и с аналоговым входом управляемого резистора, выход которого связан со вторым входом второго дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен как с первым входом третьего дифференциального усилителя, так и с аналоговым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого связан со входом первой схемы сравнения, выход которой подключен как на вход первой линии задержки, так и на управляющий остановкой вход первого тактового генератора, запускающий вход которого подключен ко второму выходу блока управления, предназначенному для передачи сигнала на запуск первого тактового генератора одновременно с включением лазера, а выход первого тактового генератора соединен как с запускающим входом первого аналого-цифрового преобразователя, так и со входом первого цифрового счетчика, выход которого подключен к управляющему входу управляемого резистора, выход третьего дифференциального усилителя соединен с аналоговым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу второй схемы сравнения, первый выход которой соединен с управляющим остановкой входом второго тактового генератора и со входом второй линии задержки, запускающий вход второго тактового генератора подключен к выходу первой линии задержки, выход второго тактового генератора соединен как с первым входом схемы "ИЛИ", так и со входом второго цифрового счетчика, выход которого связан со входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу третьего дифференциального усилителя, выход схемы "ИЛИ" подключен к запускающему входу второго аналого-цифрового преобразователя, а второй вход схемы "ИЛИ" соединен с первым выходом третьего тактового генератора, управляющий остановкой вход которого соединен со вторым выходом второй схемы сравнения, а запускающий его вход подключен к выходу второй линии задержки, второй выход третьего тактового генератора связан с первым входом третьего цифрового счетчика, второй сбрасывающий вход которого связан с третьим выходом блока управления, предназначенным для передачи сигнала для сброса регистра счетчика по окончании времени воздействия лазера на биологическую ткань, а выход третьего цифрового счетчика соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к блоку управления, к его входу, предназначенному для передачи сигнала для регулирования мощности излучения лазера.

Сущность изобретения состоит в том, что за счет введения в устройство дополнительного фотоэлектрического преобразователя, выполняющего функцию свидетеля изменения уровня мощности излучения лазера, поступающего на входную апертуру фотометрической полости, а также схемного решения блока коррекции мощности (содержащего компенсационные узлы), позволяющего моделировать в блоке реакцию фотоэлектрического преобразователя на введение в фотометрическую полость заглушки с коэффициентом отражения, равным 100%, и на открытую основную выходную апертуру этой полости, а также на введение в эту апертуру биоткани в устройстве организована последовательно-ключевая система автоматической коррекции мощности падающего на биоткань лазерного излучения с учетом поглощенной биотканью дозы. Это сокращает время и упрощает процедуру коррекции мощности падающего на биоткань лазерного излучения и повышает точность установки поглощенной биотканью дозы излучения при выполнении стабильной (без перемещения по облучаемой зоне биоткани) методики терапевтического воздействия.

На чертеже представлена схема устройства для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения.

Устройство содержит лазер 1, вход которого подключен к первому выходу блока 2 управления, предназначенного для питания, включения, регулирования мощности излучения и установки времени воздействия лазера на биоткань, по ходу излучения лазера расположена входная апертура 3 фотометрической полости 4, в качестве которой может быть использована сфера, полусфера, цилиндр, усеченный конус и др. (На чертеже в качестве варианта исполнения показана сфера 4). Полость содержит основную выходную апертуру 5 и дополнительную выходную апертуру 6, при этом основная выходная апертура 5 снабжена для обеспечения калибровки фотометрической полости 4 перемещающейся заглушкой 7 с возможностью открытия этой апертуры. Поверхность заглушки имеет коэффициент диффузного отражения, равный 100%. В дополнительной выходной апертуре 6 установлен фотоэлектрический преобразователь 8, выход которого связан со входом блока коррекции мощности лазера 1. В устройство введен дополнительный фотоэлектрический преобразователь 9, который расположен до входной апертуры 3 фотометрической полости 4 со стороны лазера 1. Вход этого преобразователя 9 оптически связан с лазером 1, а выход - с дополнительно введенным вторым входом блока коррекции.

Блок коррекции содержит усилитель 10, первый дифференциальный усилитель 11, второй дифференциальный усилитель 12 с управляемым резистором 13 в цепи его обратной связи, третий дифференциальный усилитель 14, первый 15 и второй 16 цифровые счетчики, первый цифроаналоговый преобразователь 17, первый 18 и второй 19 аналого-цифровые преобразователи, первую 20 и вторую 21 схемы сравнения, первый 22, второй 23 и третий 24 тактовые генераторы, схему "ИЛИ" 25, третий цифровой счетчик 26, второй цифроаналоговый преобразователь 27 и первую 28 и вторую 29 линии задержки.

При этом упомянутый выход основного фотоэлектрического преобразователя 8 связан со входом усилителя 10 и этот вход усилителя 10 является первым упомянутым входом блока коррекции мощности лазера 1, вторым упомянутым входом которого является первый вход второго дифференциального усилителя 12. Выход усилителя 10 соединен с первым входом первого дифференциального усилителя 11, второй вход которого связан как с выходом второго дифференциального усилителя 12, так и с аналоговым входом управляемого резистора 13, выход которого связан со вторым входом второго дифференциального усилителя 12. Выход первого дифференциального усилителя 11 соединен как с первым входом третьего дифференциального усилителя 14, так и с аналоговым входом первого аналого-цифрового преобразователя 18, выход которого связан со входом первой схемы сравнения 20, выход которой подключен как на вход первой линии задержки 28, так и на управляющий остановкой вход первого тактового генератора 22, запускающий вход которого подключен ко второму выходу блока 2, предназначенному для передачи сигнала на запуск первого тактового генератора одновременно с включением лазера.

Выход первого тактового генератора 22 соединен как с запускающим входом первого аналого-цифрового преобразователя 18, так и со входом первого цифрового счетчика 15, выход которого подключен к управляющему входу управляемого резистора 13. Выход третьего дифференциального усилителя 14 соединен с аналоговым входом второго аналого-цифрового преобразователя 19, выход которого подключен ко входу второй схемы сравнения 21, первый выход которой соединен с управляющим остановкой входом второго тактового генератора 23 и со входом второй линии задержки 29.

Запускающий вход второго тактового генератора 23 подключен к выходу первой линии задержки 28. Выход второго тактового генератора 23 соединен как с первым входом схемы "ИЛИ" 25, так и со входом второго цифрового счетчика 16, выход которого связан со входом первого цифроаналогового преобразователя 17, выход которого подключен ко второму входу третьего дифференциального усилителя 14. Выход схемы "ИЛИ" 25 подключен к запускающему входу второго аналого-цифрового преобразователя 19, а второй вход схемы "ИЛИ" 25 соединен с первым выходом третьего тактового генератора 24, управляющий остановкой вход которого соединен со вторым выходом второй схемы сравнения 21, а запускающий его вход подключен к выходу второй линии задержки 29. Второй выход третьего тактового генератора 24 связан с первым входом третьего цифрового счетчика 26, второй сбрасывающий вход которого связан с третьим выходом блока 2 управления, предназначенным для передачи сигнала для сброса регистра счетчика по окончании времени воздействия лазера 1 на биоткань. Выход счетчика 26 соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя 27, выход которого подключен к блоку 2 управления, к его входу, предназначенному для передачи сигнала для регулирования мощности излучения лазера. На чертеже позицией 30 обозначена биологическая ткань.

Для обеспечения диффузного отражения поверхностью заглушки 7 с коэффициентом, близким к 100%, поверхность заглушки 7 (а также, как правило, внутренняя поверхность фотометрической полости) покрыта диффузно-рассеивающим отражающим составом, в качестве которого могут быть использованы матовые эмали на основе фторопласта, или SiO₂, или ВаО, или MgO, или другие известные покрытия с коэффициентом отражения ~100%.

Перемещение заглушки может быть осуществлено электромеханическим путем, магнитным, вручную или любым другим известным техническим приемом линейного перемещения предмета.

Блок 2 управления на чертеже не детализирован, так как является типовым электронным блоком управления параметрами лазера - элементом комплектации используемых в медицинских аппаратах лазеров (например, "Аппарат лазерный физиотерапевтический АЛЬФА-1М. Паспорт, краткое техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЛДИГ.941537.001 ПС, ТО, ИЭ", с. 8). Типовой блок содержит элементы, обеспечивающие питание лазера, включение его электрической схемы (например, реле или пусковую кнопку), регулирования его мощности известными электрическими приемами, установки времени воздействия (экспозиции) лазера (например, с помощью таймера и др.). Схема такого блока содержит возможность введения в него дополнительных сигналов управления.

Оптическая связь дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9 с лазером 1 может быть осуществлена любым известным способом, например, в качестве преобразователя 9 может быть использован собственный встроенный фотодиод обратной связи лазера (практически все полупроводниковые непрерывные лазеры, используемые в медицинских аппаратах, имеют встроенные фотодиоды обратной связи). Или используется волоконно-оптический Y-ответвитель и т.п.

Первая линия задержки 28 настроена на время, необходимое на переключение заглушки 7 в апертуре 5 фотометрической полости 4. Вторая линия задержки 29 настроена на время, необходимое на введение биоткани 30 в апертуру 5 вместо заглушки 7.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с заданным значением мощности излучения (задаваемым блоком 2 управления), уровень которого контролируется дополнительным фотоэлектрическим преобразователем 9, подается на входную апертуру 3 фотометрической полости 4. Длина волны излучения лазера фиксирована и в процессе работы не изменяется.

Сначала осуществляется калибровка фотометрической полости 4 в первом из двух режимов: при закрытой ее основной выходной апертуре 5 с помощью заглушки 7, поверхность которой имеет коэффициент диффузного отражения ~100%. При этом заглушка 7 перемещается и перекрывает апертуру 5. Перемещение заглушки 7 может быть осуществлено, например, вручную, механическими, электрическими, электромагнитными и другими известными устройствами. Электрический сигнал с выхода основного фотоэлектрического преобразователя 8, соответствующий величине потока Ф₁ (100% отражения от поверхности заглушки 7 с площадки, ограниченной основной выходной апертурой 5, и учитывающего оптические характеристики фотометрической полости 4), усиленный усилителем 10, поступает на первый вход первого дифференциального усилителя 11. На второй вход этого усилителя 11 поступает масштабированный сигнал с выхода второго дифференциального усилителя 12, на первый вход которого поступает электрический сигнал с выхода дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9 (свидетеля), соответствующий только значению мощности лазерного излучения на входной апертуре 3 и не зависящий от параметров и элементов фотометрической полости 4.

В начальный момент первый цифровой счетчик 15 установлен в исходное положение, соответствующее наименьшему коэффициенту усиления дифференциального усилителя 12. Счетчик 15 управляет управляемым резистором 13 в цепи обратной связи усилителя 12 и обеспечивает запоминание установленного значения коэффициента усиления по сигналу от первой схемы сравнения 20, который одновременно поступает на вход линии задержки 28. Аналоговый сигнал рассогласования с выхода первого дифференциального усилителя 11 поступает на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 18, предназначенного для преобразования этого сигнала в цифровой код. На запускающий вход первого тактового генератора 22 от второго выхода блока 2 управления одновременно с включением лазера поступает сигнал "Запуск-1", по которому включается тактовый генератор 22, и с его выхода поступает последовательность сигналов на вход первого цифрового счетчика 15.

Одновременно каждый импульс последовательности сигналов на выходе генератора 22 запускает аналого-цифровой преобразователь 18. В процессе заполнения регистра первого цифрового счетчика 15 коэффициент усиления второго дифференциального усилителя 12 увеличивается, в результате чего сигнал рассогласования на выходе усилителя 11 уменьшается. При достижении равенства усиленного сигнала дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9 (свидетеля) и сигнала с выхода усилителя 10 сигнал рассогласования на выходе первого дифференциального усилителя 11 становится равным нулю. На выходе аналого-цифрового преобразователя 18 устанавливается нулевой код, при появлении которого первая схема сравнения 20 вырабатывает сигнал, прекращающий работу первого тактового генератора 22. При этом уровень сигнала на выходе второго дифференциального усилителя 12 соответствует величине потока Ф₁. При выполнении последующих операций установленное состояние счетчика 15 и величина управляемого резистора 13 (то есть значение коэффициента усиления второго дифференциального усилителя 12) не должно изменяться.

Затем осуществляется калибровка фотометрической полости 4 во втором режиме: при открытой ее основной выходной апертуре 5 путем перемещения заглушки 7 так, чтобы излучение из фотометрической полости 4 выходило в свободное пространство (при этом площадка фотометрической полости 4, ограниченная основной выходной апертурой 5, является открытым пространством с коэффициентом поглощения 100%, которое может быть как фактическим, так и имитированным). При этом выходной электрический сигнал основного фотоэлектрического преобразователя 8 уменьшается до величины, соответствующей величине потока (Ф₁-Ф₂), где величина потока Ф₂ соответствует потоку излучения через открытую основную выходную апертуру 5 (в "открытое пространство") при заданном исходно значении мощности излучения лазера 1.

В этот момент на выходе усилителя 12 сигнал соответствует потоку Ф₁, а на выходе усилителя 11 появляется отличный от нуля сигнал рассогласования, соответствующий величине потока Ф₂. Сигнал с выхода этого усилителя 11 поступает на первый вход третьего дифференциального усилителя 14, выход которого подключен к аналоговому входу второго аналого-цифрового преобразователя 19. Второй вход усилителя 14 подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя 17. Второй цифровой счетчик 16 управляет преобразователем 17 и обеспечивает запоминание установленного уровня выходного сигнала преобразователя 17. Счетчик 16 установлен в исходное положение, при котором выходной сигнал преобразователя 17 равен нулю. Аналоговый сигнал рассогласования с выхода усилителя 14 поступает на вход второго аналого-цифрового преобразователя 19, предназначенного для преобразования этого сигнала в цифровой код.

После завершения переключения заглушки 7, когда она выходит из апертуры 5, срабатывает линия задержки 28 и включается второй тактовый генератор 23, последовательность сигналов с выхода которого поступает одновременно как на вход счетчика 16, так и через схему "ИЛИ" 25 на запускающий вход второго аналого-цифрового преобразователя 19. В процессе заполнения регистра счетчика 16 выходной ступенчатый аналоговый сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 17 увеличивается, в результате чего сигнал рассогласования на выходе усилителя 14 уменьшается. При достижении равенства сигнала с выхода усилителя 11 и сигнала с выхода преобразователя 17 сигнал рассогласования на выходе усилителя 14 становится равным нулю и на выходе второго аналогово-цифрового преобразователя 19 устанавливается нулевой код. При этом вторая схема сравнения 21 вырабатывает сигнал, прекращающий работу второго тактового генератора 23, и подает сигнал на вход второй линии задержки 29. В этот момент на выходе преобразователя 17 устанавливается уровень сигнала, соответствующий величине потока Ф₂. При выполнении последующих операций установленное состояние счетчика 16 и преобразователя 17 (то есть уровень сигнала, соответствующий значению величины потока Ф₂) не должно изменяться.

Затем осуществляется рабочий режим облучения биоткани 30. Основная выходная апертура 5 закрывается рабочим участком биоткани 30. При этом выходной электрический сигнал основного фотоэлектрического преобразователя 8 увеличивается до величины, соответствующей величине потока излучения (Ф₁-Ф₃), где величина потока Ф₃ соответствует потоку излучения, поглощенному биотканью, закрывающей апертуру 5. На выходе усилителя 11 появляется сигнал, соответствующий величине потока Ф₃, а на выходе усилителя 14 - сигнал рассогласования, соответствующий величине (Ф₂-Ф₃). Одновременно с введением биоткани 30 в апертуру 5 срабатывает вторая линия задержки 29 и включается третий тактовый генератор 24, последовательность сигналов с выхода которого поступает на вход третьего цифрового счетчика 26 и одновременно каждый импульс тактового генератора 24 через схему "ИЛИ" 25 запускает второй аналого-цифровой преобразователь 19.

В процессе заполнения регистра счетчика 26 выходной аналого-ступенчатый сигнал второго цифроаналогового преобразователя 27 увеличивается и, поскольку выход преобразователя 27 связан с регулирующим входом блока 2 управления, выходной сигнал блока 2 на входе лазера 1 увеличивает соответственно мощность излучения лазера, поток которого поступает на входную апертуру 3 фотометрической полости 4. Изменение значения уровня мощности излучения лазера 1 по сигналу от блока коррекции мощности контролируется дополнительным фотоэлектрическим преобразователем 9 (свидетелем), вход которого оптически связан с лазером 1. При этом обеспечивается изменение сигнала на втором входе усилителя 11, пропорциональное изменению мощности излучения лазера 1. Таким образом, на выходе усилителя 11 сигнал соответствует только потоку Ф₃' (скорректированное значение потока Ф₃), изменяющемуся также пропорционально изменению мощности лазерного излучения на входной апертуре 3 фотометрической полости 4.

При достижении величиной потока значения Ф₃'=Ф₂ сигнал рассогласования на выходе усилителя 14 становится равным нулю и на выходе преобразователя 19 устанавливается нулевой код, при появлении которого схема сравнения 21 вырабатывает сигнал, прекращающий работу третьего тактового генератора 24. При этом счетчик 26 устанавливает на выходе преобразователя 27 уровень управляющего мощностью лазера 1 компенсирующего сигнала, соответствующий величине потока Ф₃'= Ф₂, и обеспечивает сохранение установленного уровня сигнала на выходе преобразователя 27. На этом первый этап единичной процедуры лазерного воздействия на биоткань 30 по стабильной методике заканчивается.

Затем осуществляется второй этап единичной процедуры лазерного воздействия по стабильной методике, который является лечебным воздействием на биоткань 30 лазерного излучения с исходно заданным значением мощности и 100% ее поглощением. Время воздействия (длительность единичной процедуры) определяется установленным временем воздействия (экспозиции) лазера исходя из заданной поглощенной дозы облучения и задается, например, таймером блока 2 управления. По окончании установленного времени экспозиции по сигналу "Сброс" от блока 2 осуществляется сброс регистра счетчика 26, устанавливающий его в нулевое положение. При этом сигнал на выходе преобразователя 27 соответственно устанавливается на нулевом уровне.

Устройство готово к новой единичной процедуре лазерного воздействия на биоткань с неизменным исходным значением установленной мощности излучения. Единичные процедуры в течение непрерывного цикла могут повторяться многократно и на различных участках биоткани. При этом в процессе непрерывного цикла процедур облучения участков биоткани с различными значениями К_погл коррекция мощности лазерного излучения происходит автоматически, обеспечивая неизменность исходно заданной поглощенной дозы.

При изменении установки исходного значения мощности излучения калибровка фотометрической полости 4 с открытой основной выходной апертурой 5 повторяется.

Таким образом, за счет того, что в устройство введен дополнительный фотоэлектрический преобразователь 9, расположенный до входной апертуры 3 фотометрической полости 4 со стороны лазера 1, вход этого преобразователя связан оптически с лазером 1, а выход - с дополнительным входом блока коррекции, выполненным вышеописанным образом, в устройстве обеспечен режим автокалибровки и последовательно-ключевой режим автоматической коррекции мощности излучения лазера (в то время как в прототипе возможен только режим коррекции мощности лазера вручную и длительная процедура калибровки в процессе подготовки биоткани к облучению), что сокращает время и упрощает процедуру лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биоткань лазерного излучения, повышает точность установки поглощенной биотканью дозы излучения (порядка 15-18% против не менее чем 35% у прототипа) и тем самым повышает эффективность терапевтической процедуры, проводимой по стабильной (неподвижно относительно облучаемой зоны биоткани) методике лазерного воздействия.

За счет выполнения описанным образом блока коррекции устройство в рабочем спектральном диапазоне основного и дополнительного фотоэлектрического преобразователя является неселективным к длине волны излучения лазера, то есть обеспечен широкий диапазон применимости устройства с абсолютным большинством используемых в терапевтических аппаратах лазеров, длина волны излучения которых не обязательно должна быть известна, но лежит внутри рабочего спектрального диапазона упомянутых фотоэлектрических преобразователей и не изменяется в течение непрерывного цикла процедур.

При этом в устройстве обеспечено измерение параметров излучения в относительных единицах, что не требует неизменности значения абсолютной чувствительности фотоэлектрических преобразователей устройства и соответствующих периодических поверок (факторы, влияющие на стабильность значения абсолютной чувствительности и требующие поэтому применения дополнительных специальных мер защиты: климатические условия окружающей среды, режимы питания фотоэлектрических преобразователей, длина волны излучения и др.), а поскольку в устройстве результат измерений базируется на определении дифференциальных сигналов, влияние зонной характеристики чувствительности указанных преобразователей, носящее систематический характер, исключается, что повышает точность и упрощает коррекцию мощности.

Пример реализации устройства.

В качестве лазера использован полупроводниковый лазер типа ИЛПН-108 с блоком регулирования мощности: - длина волны 0,85 мкм, - мощность излучения 30 мВт.

Основной фотоэлектрический преобразователь - фотодиод типа ФД-24К.

Дополнительный фотоэлектрический преобразователь - встроенный фотодиод используемого лазера ИЛПН-108.

Фотометрическая полость - использована разработка заявителя в виде сферы ⊘45 мм, входная апертура ⊘8 мм, основная выходная апертура ⊘8 мм, дополнительная выходная апертура ⊘2,5 мм; - отражающая поверхность заглушки выполнена с покрытием эмалью на основе MgO и имеет коэффициент диффузного отражения К_отр=96% (отличие от 100% учитывается в значении погрешности измерений); Блок коррекции мощности - разработки заявителя и выполнен на типовых блоках, элементах и деталях.

Устройство использовано в лазерной терапии при выполнении процедур по стабильной методике (количество последовательно облученных зон биоткани от 4 до 8).

Число циклов процедур 90.

Погрешность установки поглощенной дозы 15%. (Для сравнения: для прототипа использовались те же лазер, основной фотоэлектрический преобразователь, заглушка и фотометрическая полость. Погрешность установки поглощенной дозы в прототипе составила ~35%) Время выполнения процедуры коррекции менее 0,2 с. (Для прототипа время составило 2 мин).

Таким образом, описанное устройство достигает поставленной цели: сокращает время и упрощает процедуру коррекции мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, повышает точность установки поглощенной биотканью дозы излучения при выполнении стабильной (неподвижной относительно облучаемой зоны) методики терапевтического воздействия. Изобретение найдет широкое применение при проведении лечебных процедур с использованием лазерного излучения.

Источники информации 1. Низкоинтенсивная лазерная терапия. - Сб. трудов под общей редакцией С.В. Москвина, В.А. Буйлина. М.: ТОО "Фирма "Техника", 2000 г., с. 220 - аналог.

2. А.П. Ромашков. Аппаратура для лазерной терапии: метрология, унификация, стандартизация. - М.: ВНИИОФИ, 1995 г., с. 29-31 - прототип.

Формула изобретения

Устройство для лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань лазерного излучения, содержащее лазер, вход которого подключен к первому выходу блока управления, предназначенного для питания, включения, регулирования мощности излучения и установки времени воздействия лазера на биологическую ткань, по ходу излучения лазера расположена входная апертура фотометрической полости, которая содержит также основную выходную апертуру и дополнительную выходную апертуру, при этом основная выходная апертура снабжена для обеспечения калибровки фотометрической полости перемещающейся заглушкой с возможностью открытия этой апертуры, поверхность заглушки имеет коэффициент диффузного отражения, равный 100%, в дополнительной выходной апертуре установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого связан со входом блока коррекции мощности лазера, отличающееся тем, что в устройство введен дополнительный фотоэлектрический преобразователь, который расположен до входной апертуры фотометрической полости со стороны лазера, вход этого преобразователя оптически связан с лазером, а выход - с дополнительно введенным вторым входом блока коррекции, блок коррекции содержит усилитель, первый дифференциальный усилитель, второй дифференциальный усилитель с управляемым резистором в цепи его обратной связи, третий дифференциальный усилитель, первый и второй цифровой счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, первый и второй аналого-цифровой преобразователь, первую и вторую схему сравнения, первый, второй и третий тактовый генератор, схему ИЛИ, третий цифровой счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь и первую и вторую линии задержки, при этом упомянутый выход основного фотоэлектрического преобразователя связан со входом усилителя и этот вход усилителя является первым упомянутым входом блока коррекции мощности лазера, вторым упомянутым входом которого является первый вход второго дифференциального усилителя, выход усилителя соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого связан как с выходом второго дифференциального усилителя, так и с аналоговым входом управляемого резистора, выход которого связан со вторым входом второго дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен как с первым входом третьего дифференциального усилителя, так и с аналоговым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого связан со входом первой схемы сравнения, выход которой подключен как на вход первой линии задержки, так и на управляющий остановкой вход первого тактового генератора, запускающий вход которого подключен ко второму выходу блока управления, предназначенному для передачи сигнала на запуск первого тактового генератора одновременно с включением лазера, а выход первого тактового генератора соединен как с запускающим входом первого аналого-цифрового преобразователя, так и со входом первого цифрового счетчика, выход которого подключен к управляющему входу управляемого резистора, выход третьего дифференциального усилителя соединен с аналоговым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу второй схемы сравнения, первый выход которой соединен с управляющим остановкой входом второго тактового генератора и со входом второй линии задержки, запускающий вход второго тактового генератора подключен к выходу первой линии задержки, выход второго тактового генератора соединен как с первым входом схемы ИЛИ, так и со входом второго цифрового счетчика, выход которого связан со входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу третьего дифференциального усилителя, выход схемы ИЛИ подключен к запускающему входу второго аналого-цифрового преобразователя, а второй вход схемы ИЛИ соединен с первым выходом третьего тактового генератора, управляющий остановкой вход которого соединен со вторым выходом второй схемы сравнения, а запускающий его вход подключен к выходу второй линии задержки, второй выход третьего тактового генератора связан с первым входом третьего цифрового счетчика, второй сбрасывающий вход которого связан с третьим выходом блока управления, предназначенным для передачи сигнала для сброса регистра счетчика по окончании времени воздействия лазера на биологическую ткань, а выход третьего цифрового счетчика соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к блоку управления, к его входу, предназначенному для передачи сигнала для регулирования мощности излучения лазера.

РИСУНКИ

Рисунок 1