Способ неинвазивного облучения крови и устройство для его реализации (варианты)

Группа изобретений относится к медицинской технике. Способ неинвазивного облучения крови как и вариантов устройства для его реализации заключается в том, что облучение крови выполняют линейно поляризованным излучением с ориентацией плоскости поляризации излучения перпендикулярно руслу кровотока. При выполнении облучения уменьшаются потери мощности излучения при его вводе в кровеносный сосуд и большая часть введенного излучения направляется вдоль русла кровотока, тем самым увеличивая интенсивности излучения, воздействующего на клетки крови. Таким образом, предлагаемые способ и устройства для его реализации позволяют повысить направленность и эффективность воздействия света на клетки крови. Реализация способа позволяет сократить время воздействия или уменьшить энергию лазера, требуемую для получения терапевтического воздействия. При реализации способа уменьшается также воздействие излучения на биологические ткани, расположенные перед кровеносным сосудом. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для терапии различных заболеваний путем неинвазивного облучения крови. Предлагаемый способ и устройства для его реализации (варианты) могут быть использованы при разработке или доработке конструкции имеющихся лазерных и светотерапевтических установок и корректировке методик облучения крови с целью повышения их эффективности.

Известен способ неинвазивного надвенного лазерного облучения крови линейно-поляризованным излучением (Капустина Г.И. Внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК) // Применение низкоинтенсивных лазеров в клинической практике, под ред. Скобелкина O.К.: М., 1997. С. 35-56.), заключающийся в том, что лазерный излучатель с длиной волны 0,63 мкм и линейной поляризацей излучения устанавливают и закрепляют над веной в области локтевой ямки, измеряют и устанавливают мощность (интенсивность) лазерного излучения (17-25 мВт) и время облучения (40-50 мин) и выполняют процедуру.

Недостатком данного способа является относительно малая эффективность воздействия излучения на кровь, вследствие высоких потерь мощности при трансляции и распространении излучения в кровеносном сосуде.

Известен также способ, в котором используют лазерное неинвазивное облучение крови лазерным освечиванием (Москвин С.В., Кончугова Т.В., Хадарцев А.А. Основные терапевтические методики лазерного освечивания крови. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017; 94(5) 10-17), заключающийся в том, что для неинвазивного лазерного освечивания крови (НЛОК) используют лазерные излучатели с линейной поляризацией излучения (свойство полупроводниковых лазеров) красного или инфракрасного диапазонов спектра, которые устанавливают над проекциями кровеносных сосудов (артерий), задают мощность лазерного излучения с длиной волны 635 нм (до 40 Вт в импульсе) и время воздействия (2-5 мин) и выполняют процедуру НЛОК. Данный способ выбран авторами в качестве прототипа.

Недостатком этого способа является относительно малая эффективность воздействия излучения на кровь, вследствие высоких потерь мощности при трансляции и распространении излучения в кровеносном сосуде.

Задача изобретения - повышение эффективности способа неинвазивного облучения крови.

Технический результат изобретения - уменьшение потерь излучения при его вводе в кровеносный сосуд и формирование преимущественного распространения введенного излучения вдоль русла кровеносного сосуда, а также уменьшение воздействия излучения на биологические ткани, расположенные между излучателем и кровеносным сосудом.

Поставленный технический результат в предлагаемом способе неинвазивного облучения крови достигается путем определения места воздействия излучения на кровь, установки излучателя с линейной поляризацией излучения над кровеносным сосудом, измерения и установки заданной мощности (интенсивности) излучения и времени его воздействия и выполнения облучения крови, причем перед облучением крови при помощи фильтра с линейной поляризацией излучения определяют положение плоскости поляризации излучения, наносят на корпус излучателя отметку о ее положении и устанавливают ее перпендикулярно кровеносному сосуду.

По сравнению с известным техническим решением в предлагаемом способе снижаются потери излучения при вводе в кровеносный сосуд и увеличивается интенсивность излучения, распространяющегося вдоль кровеносного сосуда и воздействующего на клетки крови.

Заявляемый способ является новыми и отличаются от известных тем, что перед облучением крови определяют положение плоскости поляризации линейно поляризованного излучения и проводят ее установку перпендикулярно кровеносному сосуду.

Получаемый в способе технический результат связан с использованием эффекта уменьшения потерь излучения при отражении от криволинейных поверхностей при заданной ориентации линейно-поляризованного излучения (Волкова Е.А. Поляризационные измерения. М: Издательство стандартов, 1974. С. 19-23) и с увеличением мощности рассеянного линейно поляризованного излучения в направлении перпендикулярном плоскости поляризации (Жевандров Н.Д. Поляризация света. М: Наука, 1969. С. 86-93).

За счет использования указанных эффектов в предлагаемом способе снижаются потери излучения, связанные с отражением излучения при его трансляции через стенку кровеносного сосуда и увеличивается интенсивность излучения, направленного вдоль кровеносного сосуда.

Для реализации заявленного способа и достижения поставленного технического результата авторы предлагают три варианта устройств для неинвазивного облучения крови.

Известно устройство - аппарат для неинвазивного надвенного облучения крови линейно-поляризованным лазерным излучением «УзорМед-Б-2К-НЛОК» (laser-uzormed.ru), содержащее установленный над кровеносным сосудом лазерный излучатель ИК диапазона с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления с возможностью задания времени воздействия и мощности светового излучения.

Недостатком этого устройства является относительно малая эффективность воздействия на кровь.

Согласно первому варианту устройства для неинвазивного облучения крови, оно содержит лазерный излучатель с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления излучением с возможностью задания времени воздействия и мощности лазерного излучения, причем лазерный излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.

Известно светодиодное устройство, содержащее светодиодный излучатель с линейно-поляризованным излучением, которое можно использовать для неинвазивного надвенного облучения крови (патент RU №112048, A61N 5/06, 10.01.2012).

Недостатком данного устройства является относительно малая эффективность воздействия на кровь из-за отсутствия возможности ориентации плоскости поляризации и установки ее положения перпендикулярно кровеносному сосуду.

Согласно второму варианту устройства для неинвазивного облучения крови, оно содержит светодиодный излучатель с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления с возможностью задания времени воздействия и мощности светового излучения, причем светодиодный излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.

Известно устройство - медицинский прибор для светотерапии «БИОПТРОН», содержащий излучатель видимого и ИК диапазонов с линейной поляризацией излучения, который можно использовать для неинвазивного надвенного облучения крови (ru.bioptron.com).

Недостатком этого устройства является относительно малая эффективность воздействия на кровь из-за отсутствия возможности ориентации плоскости поляризации излучения и установки ее положения перпендикулярно кровеносному сосуду.

Согласно третьему варианту устройства для неинвазивного облучения крови, оно содержит излучатель видимого и инфракрасного диапазонов спектра с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления с возможностью задания времени воздействия и мощности светового излучения, причем излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.

Сущность способа и предложенных вариантов устройств для неинвазивного облучения крови поясняется схемами, где на фиг. 1 представлена схема устройства для неинвазивного облучения линейно поляризованным излучением кровеносного сосуда в локтевом суставе. На фиг. 2, и фиг. 3 приведены схема и график, поясняющие преимущественное распространение излучения вдоль кровеносного сосуда при его освещении линейно поляризованным излучением с плоскостью поляризации, перпендикулярной кровеносному сосуду (фиг. 2), и уменьшение потерь излучения на отражение от стенки сосуда при его вводе в кровеносный сосуд (фиг. 3).

На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 приняты следующие условные обозначения: 1 - локтевой сустав, 2 - кровеносный сосуд, 3 - излучатель с линейной поляризацией излучения; 4 - отметка положения плоскости поляризации на корпусе излучателя; 5 - источник питания и управления; 6 - точка облучения; 7 - плоскость поляризации излучения; 8 - ось излучения; 9 - вектор Е напряженности электрического поля излучения; 10 - направление излучения падающего на кровеносный сосуд; 11 - направление излучения в кровеносном сосуде; 12 - поперечное сечение кровеносного сосуда; R - коэффициент отражения; ϕ° - угол падения излучения.

Устройство для неинвазивного облучения крови фиг. 1 содержит соединенный с источником питания и управления 5 излучатель с линейной поляризацией излучения 3 (в первом варианте - излучатель лазерный, во втором варианте - излучатель светодиодный, в третьем варианте - излучатель видимого и инфракрасного диапазонов спектра). На корпусе излучателя выполнена отметка 4, информирующая о положении плоскости поляризации 7 излучения. Излучатель 3 установлен над кровеносным сосудом 2 таким образом, что ось 8 излучения перпендикулярна кровеносному сосуду и пересекает сосуд в точке облучения крови 6. Путем поворота излучателя относительно оси 8 плоскость поляризации излучения 7, характеризуемая направлением вектора Е напряженности электрического поля 9, ориентируют и фиксируют перпендикулярно кровеносному сосуду 2.

На практике способ неинвазивного облучения крови и устройства для его реализации работают следующим образом. В соответствии с методикой терапии определяют место воздействия излучения на кровь. В излучателе при помощи дополнительного фильтра с линейной поляризацией излучения определяют положение плоскости поляризации и наносят на корпус излучателя отметку 4 о ее положении. Затем излучатель (фиг. 1) устанавливают над местом воздействия излучения на кровь (точкой облучения 6); на источнике питания и управления 5 устанавливают заданную (требуемую) мощность излучения и время его воздействия; с использованием отметки 4 ориентируют положение плоскость поляризации излучателя 3, перпендикулярно кровеносному сосуду 2, и выполняют процедуру.

При использовании предлагаемого способа за счет воздействия на кровь линейно поляризованным излучением с ориентацией плоскости поляризации перпендикулярно кровеносному сосуду происходит направленное перераспределение большей части рассеянного излучения вдоль кровеносного сосуда и, соответственно, увеличение интенсивности излучения, воздействующего на клетки крови. Таким образом, предлагаемые способ и устройства для его реализации позволяют повысить направленность и эффективность воздействия света на клетки крови за счет использования известных физических эффектов (Жевандров Н.Д. поляризация света. М: Наука, 1969, 192 с.) и (Волкова Е.А. Поляризационные измерения. М: Изд. стандартов, 1974. С. 19-23). Эффект уменьшения отражения R от стенок кровеносного сосуда при освещении линейно поляризованным светом при его угловом падении на боковые поверхности кровеносного сосуда поясняется графиком (фиг. 3), на котором показаны кривые изменения коэффициента отражения R излучения от угла его падения ϕ° для различных направлений плоскости поляризации падающего излучения. Из графика (фиг. 3) видно, что при падении излучения на боковую поверхность кровеносного сосуда наименьшие потери на отражение излучения от поверхности кровеносного сосуда характерны для излучения с вектором поляризации, лежащим в плоскости падения перпендикулярной кровеносному сосуду (линия - р, фиг. 3). Тем самым, ориентация плоскости поляризации по предлагаемому способу уменьшает потери энергии излучения при его трансляции внутрь сосуда в достаточно большом диапазоне углов (от 30° до 75) по сравнению с неполяризованным излучением (пунктирная линия) или с излучением, имеющим s - поляризацию (линия - s фиг. 3). Схематично направление падающего излучения 10 на поперечное сечение 12 кровеносного сосуда и направление распространения рассеянного излучения внутри сосуда 11 показаны на фиг. 2. Из схемы видно, что при облучении сосуда, угол падения излучения изменяется от 0 угловых градусов в центре поперечного сечения 12 сосуда до 90° на краях сосуда. То есть, установка плоскости поляризации перпендикулярно кровеносному сосуду, позволяет снизить потери излучения при вводе в сосуд и увеличить мощность излучения, направленного вдоль кровеносного сосуда.

Тем самым, в предлагаемом способе большее количество световой энергии проникает в сосуд и воздействует на кровь. Для получения заданного терапевтического воздействия можно снижать мощность излучения и/или время воздействия.

Способ и варианты устройств для неинвазивного облучения крови могут быть применены для различных видов терапии, использующих методики неинвазивного облучения крови.

Реализация предлагаемого способа и устройств (вариантов) не вызывает трудностей.

Предлагаемые способ и устройства (варианты) основаны на использовании известных физических принципов и могут быть реализованы с использованием либо имеющихся приборов для лазерной терапии, либо путем незначительной доработки приборов и соответствующей корректировки методик неинвазвного облучения.

1. Способ неинвазивного облучения крови, заключающийся в определении места воздействия излучения на кровь; установке излучателя с линейной поляризацией излучения над кровеносным сосудом; измерении и установке заданной мощности излучения и времени его воздействия и выполнении облучения крови, отличающийся тем, что перед облучением крови при помощи фильтра с линейной поляризацией излучения определяют положение плоскости поляризации излучения, наносят на корпус излучателя отметку о ее положении и устанавливают ее перпендикулярно кровеносному сосуду.

2. Устройство для неинвазивного облучения крови, содержащее лазерный излучатель с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления излучением с возможностью задания времени воздействия и мощности лазерного излучения, отличающееся тем, что лазерный излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.

3. Устройство для неинвазивного облучения крови, содержащее светодиодный излучатель с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления с возможностью задания времени воздействия и мощности светового излучения, отличающееся тем, что излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.

4. Устройство для неинвазивного облучения крови, содержащее излучатель видимого и инфракрасного диапазонов спектра с линейной поляризацией излучения и источник электропитания и управления с возможностью задания времени воздействия и мощности светового излучения, отличающееся тем, что излучатель на корпусе содержит отметку о положении плоскости поляризации, выполненную с помощью фильтра с линейной поляризацией, с возможностью поворота и фиксации положения, при котором плоскость поляризации излучения перпендикулярна кровеносному сосуду.