Устройство для определения степени проникновения лазерных лучей в организм
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик г
Р УМ К з с присоединением заявки ¹(23) Приоритет— А 61 N 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий f$3) УДК 615,847 (088. 8) Опубликовано 30.0782. Бюллетень ¹i 28 Дата опубликования описания 300782 (72) Авторы изобретения Г.В.Тупикин, В.П.Гурбанов, A.Þ.Ñåáðàíò и .А. ЗЖМЙЬля i итатюа ч, ныл Ql83i3®AI9gggg " оват еж ский нъ ЫЬТ ЕКМ ! 2-й Московский ордена Ленина государстве институт им.Н.И.Пирогова и Научно-иссле институт ревматизма AMH СССР (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ПРОНИКНОВЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ЛУЧЕЙ В ОРГАНИЗМ Изобретение относится к медицине, в частности к способам определения степени проникновения лучей лазера через ткани организма, формирующие стенки полостей. Известно устройство дпя определения степени проникновения лазерных лучей, содержащее источник лазерного излучения, световод и фотоэлектронный умножитель (11. Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет исследовать образцы тканей толщиной 2-4 мм, причем глубина проникновения лазерного излучения может быть рассчитана лишь для уровня 0,37, т.е. уменьшения интенсивности излучения на 37%. Кроме того, данное устройство может быть применено только в остром эксперименте на биопсированных тканях в условиях нарушенной циркуляции крови и тканевой жидкости и не может быть применено при исследовании проникновения лучей лазера на живом организме. Цель изобретения — повышение точности определения in vivo, Указанная цель достигается тем, что устройство для определения степени проникновения лазерных лучей в организм, содержащее источник лазерного излучения, световод.и фотоэлектронный умножитель, снабжено, призмой полного внутреннего отражения, а световод расположен на выходе источника лазерного излучения, при этом призму полного внутреннего отражения и световод в момент определения степени проникновения лазерного луча устанавливают в полости организма. На фиг.1 изображено устройство для определения степени проникновения лазерного луча через ткани живого организма на фиг.2 — то же, с набором светофильтров-ослабителей.. Устройство содержит источник 1 лазерного излучения, световод 2, заключенный в пункционную иглу, вводимую в полость коленного сустава 3, фотоэлектронный умножитель 4, стабилизированный источник 5 питания, уси. литель 6 постоянного тока, микроамперметр 7, набор калиброванных светофильтров-ослабителей 8 и рассеивающую.призму 9 полного внутреннего о ражения. Измерение степени поглощения лучей лазера осуществляется при полном ЗО затемнении следующим образом. 946559 По световоду 2, устанавливаемому .в полости организма, вводится лазерное излучение. К коже над пучком излучения плотно прижимается фотокатод фотоэлектронного умножителя 4, при этом измеряется интенсивность светового потока, прошедшего через ткани организма ° Оценка пропускания луча лазера через ткани производится по формуле T =T — Ф1 „ где T — пропускание исследуемой ткани; Т вЂ” пропускание подобранного 15 комплекта. калиброванных светофильтров; I — сила тока на выходе усилителя после прохождения лу.ча через комплект калиброванных светофильтров-ослабителей; — сила тока на выходе усилителя после прохождения луча чеРез исследуемые ткани, 25 Измерение силы тока I производят так:.между концом извлеченного из сустава световода и фотокатодом фотоэлектронного умножителя подбира ется такой комплект светофильтров, ..чтобы ток на выходе усилителя был близким или равным току после прохождения лучей лазера через облучаемую ткань, т.е. пропускание подоб:ранного комплекта калиброванных светофильтров должно соответствовать пропусканию тканей Тф=Т „ . Определение степени пропускания лазерного луча осуществляют при облучении коленного сустава. Пример 1. Определение сте- 40 пени проникновения .гелий-неонового лазерного йзлучения через. стенку ко ленного сустава проводилось у больной Б. 53 лет с диагнозом ревматоидный артрит с поражением коленных 45 суставов. В полость правого коленного сустава через пункционную иглу световодом вводилось гелий-неоновое излучение. К коже над выходом излучения Я) плотно прижимался фотокатод фотоэлектронного умножителя и измерялся световой поток, прошедший через ткани сустава. Затем световод извлекался из сустава, и с применением калиброванных светофильтров-ослабителей измерялся световой поток на вйходе све-. товода. Пропускание гелий-неонового лазерного излучения тканями в области вер-60 хнего заворота правого коленного сус-Э тава при этом было равно б ° 10 Пропускание тканей не зависит от направления прохождения их лучом ла- зера, т.е. пропускание при прохожде- 65 н г лучей в направлении оТ внутренней оболочки к коже равно пропусканию этих тканей в направлении от кожи к внутренней оболочке сустава при условии неизмейности мощности излучения. С учетом этого расчет энергии лазерного излучения, поступающей на внутреннюю оболочку сустава при на- ружном его облучении, проводят следующим образом. При мощности гелий-неонового лазера Р 63> (использован тип ОКГ-12), равной 10 Вт, и площади светового пятна 78,54 см (S при диаметре 10 см) плотность мощности излучения (W<6 ) на коже составляет 10 — 1,27 х 78, 54 Плотность мощности излучения на внутренней поверхности сустава при имеющемся пропускании тканей, формирующих стенку сустава составляет if -й Я т Wo gg =1,27 ° 10 . б ° 10 =7,62 ° 10 При пятиминутном наружном облучении аргоновым лазером квадратный сантиметр внутренней оболочки сустава Ро 6Ээ о,6ЭЪ = 10 Вт/см -4 2 Плотность мощности излучения на внутренней поверхности сустава (Х0 6ээ ) IIpH Измеренном пропускании тканей, формирующих стенку сустава, составляет il -3 о6ЭЪ Т =1,27 ° 10 ° 6 ° 10 =7, 62 1(Г При пятиминутном (t) наружном облучении гелий-неоновым лазерным излучением квадратный сантиметр внутренней оболочки сустава получает энергию, равную -7 ;2 э о ьээ =7,62 10 3 10 = (фэ э О,6 зэ =22,86:10 Дж/см (Взято оптимальное эмпирическое время внешнего облучения сустава, дающее максимальный терапевтический эффект у больных ревматоидным артритом). Пример 2. Измерение степени проникновения аргоновых лучей (ЛГ-106-Ml) через стенку коленного сустава проводилось у больной С. 41 года с диагнозом ревматоидный артрит с поражением коленных суставов. Пропускание тканей в области верхнего заворота левого коленного сустава на длине волны 0,488 мкм было равно б- 10 . При мощности аргонового лазера в 1 Вт.и той же площади светового пятна (78,54 см ) плотность мощности излучения на коже составляет 1 — и 2„ W =--- — =1, 27 ° 10 Вт/см О48В 78,54 946559 получает энергию лазерного излучейия, равную -7 2 — 6 Е,74 =7,62 10 3 10 =22,86 10 Дж/см Следовательно, внутренняя оболочка сустава при внешнем его облучении 5 гелий-неоновым и аргоновым лазерами получает одинаковую энергию лазерного излучения (22,86-10 Дж/см2) . Это обусловлено тем, что пропускание тканями аргонового лазерного излуче- О ния ниже пропускания гелий-неонового B 100 раз, а мощность использованной в эксперименте аргоновой лазерной установки (тип ЛГ-106-Мl) в 100 раз выше мощности гелий-неоновой (тип 15 ОКГ-12). Равенство получаемой энергии лазерного излучения внутренней оболочкой сустава объясняет одинаковый клинический эффект при поверхностном об- 2() лучении суставов указанными лазерными установками, различающимися по мощности в 100 раз, Результаты измерения. степени пропускания тканей, формирующих стенку 25 коленного сустава, согласуются с данными, полученными на тканях крыс. При толщине субстрата 13 мм коэффициент пропускания излучения длиной волны 0,633 мкм у крыс составляет 0,58 10 2 и на длине волны 0,488 мкм 2;10 . Эти различия обусловлены кровенаполнением живых тканей. Коэффициент поглощения гемоглобина на длине волны 0,488 мкм составляет 5 ммоль "см ", а на длине волны 0,633 мкм 0,1 ммоль-"cM ". Таким образом, слой крови толщиной в 1 мм изменяет степень поглощения луча аргонового лазера в 3 раза. Использование предлагаемого устройства для определения степени про,никновения лучей лазера с длиной волны видимой части спектра (0,4000,800 мкм) через ткани организма, формирующие стенки полости, по срав- 45 нению с известными позволяет наиболее точно определить степень проникновения лучей лазера через ткани живого организма при нормальном и патологическом состояниях. Полученные результаты измерения степени проникновения лучей лазера позволяют рассчитать плотность мощности излучения в полостях организма при различной плотности излучения на поверхности кожи, а также определить оптимальное время поверхностного облучения. Устройство может быть использовано для измерения степени проникновения лучей лазера через ткани организма, формирующие стенки полостей, в ксторые возможно введение световода, такие как мочеполовые органы, желудочно-кишечный тракт, плевральная полость и т.д. Это значительно расширяет возможности лазерной терапии и позволяет теоретически обосновать ее использование в урологии, гастроэнтерологии, пульмонологии. Формула изобретения Устройство для определения степени проникновения лазерных лучей в организм, содержащее источник лазерного излучения, световод и фотоэлектронный умножитель, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения in vivo оно снабжено призмой полного внутреннего отражения, а световод расположен на выходе источника лазерного излучения., при этом призму полного внутреннего отражения и световод в момент определения степени проникновения лазерного луча устанавливают в полости организма. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Плетнев С.Д. и др. Газовые лазеры в экспериментальной и клинической онкологии. М., Медицина, 1978, с.31-43. 94б559 1 а а ° Ф ° Составитель Г.Богачева Редактор Л.Филь Техред А. Бабинец . Корректор Н.Король Заказ 5389/8 Тираж 714 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4
