Патент на изобретение №2228209

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ПРИ НИЗКОИНТЕНСИВНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к методам контроля физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным импульсным излучением на внутренние ткани биологического объекта. Технический результат – повышение точности контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов. Для этого регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу, при этом, выделяют часть энергии, затраченную на локальный нагрев эпидермиса, регистрируют с помощью контактного измерения максимальные температуры нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями с учетом коэффициента отражения биоткани и коэффициента теплового поглощения эпидермиса, а затем определяют поглощенную дозу внутренними тканями. 1 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к методам контроля физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным импульсным излучением на внутренние ткани биологического объекта для терапии внутренних органов при лечении различных заболеваний.

Недостатками данного способа контроля являются использование дорогостоящего тепловизионного оборудования и недостаточная точность определения поглощенной дозы при терапии внутренних органов.

Известен аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии (патент RU №2143293, А 61 N 5/06, 1999 г.), в котором реализован биофотометрический метод контроля поглощенной дозы, заключающийся в том, что регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу.

Недостатком данного способа контроля, применяемого в приведенном аппарате, является низкая точность контроля поглощенной дозы при терапии внутренних органов вследствие того, что не учитываются потери энергии на локальный нагрев эпидермиса.

Решаемая задача – повышение точности контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.

Для этого регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу, при этом, энергию, затраченную на локальный нагрев эпидермиса, регистрируют с помощью контактного измерения максимальных температур нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями с учетом коэффициента отражения биоткани и коэффициента теплового поглощения эпидермиса, а затем определяют поглощенную дозу внутренними тканями по выражению

где D_погл – поглощенная доза лазерной энергии внутренними тканями;

D_пaд – падающая доза лазерной энергии;

[1-(+)] – коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями;

– коэффициент отражения биоткани;

– коэффициент теплового поглощения эпидермиса.

Суть предлагаемого способа контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии заключается в следующем.

Во время процедуры лазерной терапии внутренних органов регистрируют отраженную часть лазерной энергии от биоткани, производят контактное измерение максимальных температур нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, лежащих на продолжении прямой с центром светового пятна, и определяют градиент температуры на границе светового пятна и окружающих тканей из уравнения теплового баланса эпидермиса в статическом режиме:

где – максимальная температура нагрева эпидермиса на расстоянии r от центра светового пятна;

k_в – коэффициент теплоотдачи эпидермис-воздух;

k_m – коэффициент теплоотдачи эпидермис-внутренние слои биоткани;

k_mn – коэффициент теплопроводности эпидермиса;

h – толщина эпидермиса;

_в и _т – температура окружающего воздуха и внутренних слоев биоткани соответственно.

Затем рассчитывают мощность Р_Т, расходуемую на нагрев эпидермиса, по следующему выражению:

где R – радиус светового пятна;

– градиент температуры на границе светового пятна с радиусом R, найденный из уравнения (1).

Вычисляют коэффициент теплового поглощения эпидермиса из следующего выражения:

где Р_пад – падающая средняя мощность лазерного излучения, задаваемая при воздействии;

P_oтр – отраженная средняя мощность, определяемая по выражению:

где – коэффициент отражения биоткани.

А затем коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями к определяют из следующего выражения:

По полученному коэффициенту поглощения лазерного излучения внутренними тканями к и известной падающей дозе D_пад рассчитывают поглощенную дозу внутренними тканями при лазерной терапии внутренних органов по выражению:

Падающую дозу лазерной энергии согласно выбранным параметрам воздействия определяют из следующего выражения:

где S – площадь облучаемого участка биоткани;

t – экспозиция (время воздействия).

Пример реализации предлагаемого способа контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.

Падающую дозу лазерной энергии определяют по параметрам воздействия в используемом лазерном терапевтическом аппарате МИЛТА-Ф, а именно, падающей средней мощности Р_пад=8,1 мВт, экспозиции t=5 мин и площади облучения биоткани S=4,5 см². Коэффициент отражения биоткани измеряют с помощью биофотометра, входящего в состав используемого аппарата. Измеряют максимальные температуры нагрева эпидермиса в двух точках вне светового пятна датчиками температуры DS1820 и вычисляют градиент температуры на границе светового пятна с радиусом R=12 мм из уравнения (1) методом численного интегрирования. Коэффициент теплового поглощения эпидермиса рассчитывают по выражению (3). Коэффициент поглощения и поглощенную дозу внутренними тканями вычисляют по выражениям (5) и (6) соответственно.

Результаты вычисления поглощенных доз предложенным способом при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов для трех пациентов по сравнению с прототипом представлены в таблице.

Таким образом, с помощью измерения коэффициента отражения лазерной энергии от биоткани и регистрации энергии, затраченной на локальный нагрев эпидермиса, контактным измерением максимальных температур нагрева эпидермиса в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения и поглощенную дозу лазерной энергии внутренними тканями и, тем самым, учитывают не только оптические, но и теплофизические свойства биоткани, а значит, повышают точность контроля поглощенной дозы внутренними тканями при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.

Формула изобретения

Способ контроля поглощенной дозы лазерного излучения при низкоинтенсивной лазерной терапии, заключающийся в том, что регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу, отличающийся тем, что энергию, затраченную на локальный нагрев эпидермиса, регистрируют с помощью контактного измерения максимальных температур нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями с учетом коэффициента отражения биоткани и коэффициента теплового поглощения эпидермиса, а затем определяют поглощенную дозу внутренними тканями по выражению

D_погл=D_пад·[1-(+)],

где D_погл – поглощенная доза лазерной энергии внутренними тканями;

D_пад – падающая доза лазерной энергии;

[1-(+)] – коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями;

– коэффициент отражения биоткани;

– коэффициент теплового поглощения эпидермиса.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.06.2004

Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006