Установка для лучевой терапии

Установка для лучевой терапии

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к терапевтическим установкам с использованием оптического излучения.

Известно устройство для лазеротерапии по патенту РФ 2196624, МПК⁷ A61N 5/067. Устройство содержит несколько источников лазеротерапии инфракрасного и видимого диапазонов излучения, блок питания и управления. Источники излучения размещены с возможностью оконтуривания по кругу зоны воздействия и представляют собой помещенные в капсулах излучатели с нерасходящимся пучком инфракрасного и видимого диапазонов излучения. Количество излучателей от 10 до 500. Воздействие инфракрасного и видимого излучения могут быть осуществлены одновременно или поочередно. Блок управления в устройстве позволяет с высокой степенью автоматизировать процесс лечения. Для этого блок управления содержит модули питания со стабилизаторами тока накачки, адаптер, коммутатор, микропроцессор с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) на интегральной схеме. Режим лечения подбирают для каждого пациента индивидуально, например, методом контроля точек Фолля. Давление и пульс пациента измеряют до и после излучения (без участия известного устройства), по результатам измерения оценивают перспективу дальнейшего лазерооблучения. Микропроцессор осуществляет управление режимами работы всех излучателей: он позволяет формировать импульсы в широком диапазоне частот следования, осуществлять широтно-импульсную модуляцию с диапазоном изменения скважности от 100 до 2, что обеспечивает широкий диапазон изменения выходной мощности излучения. Таймеры задают время экспозиции, паузы, одного сеанса лечения. Интегральные схемы ПЗУ содержат микропрограммы алгоритмов работы устройства соответственно каждому конкретному заболеванию.

Устройство не позволяет получать оперативные сведения об изменении в состоянии пациента в ходе терапевтической процедуры и оперативно изменять ее параметры.

Долгое время в качестве аппаратного обеспечения внутривенного лазерного облучения крови (ВЛОК) успешно применялись гелий-неоновые лазеры с длиной волны излучения 0,633 мкм (попадает на край эффективной полосы поглощения крови) и мощностью излучения до 2,5 мВт. Однако такие лазеры дорогие, ненадежные, питаются высоким напряжением, имеют большие габариты и массу. Все это не позволяло широко применять такую терапевтическую аппаратуру в лечебной практике.

Серийный аппарат «Мулат» для ВЛОК использует недорогие и надежные полупроводниковые лазерные излучатели с длиной волны около 0,635 мкм. Это близко к длине волны полупроводникового He-Ne лазера, что обуславливает большую их эффективность. Для управления лечебной процедурой имеются: разъем для подключения специальной лазерной головки, кнопки [таймера] для выбора времени экспозиции, кнопки регулирования мощности излучения, окно фотоприемника. При работе аппарата дополнительно обеспечиваются: контроль мощности излучения на выходе световода; контроль времени, оставшегося до конца сеанса; световая индикация включения в сеть; звуковая и световая индикация начала и окончания сеанса. Аппарат имеет малые габариты и массу. Предусмотрен комплект одноразовых стерильных световодов к аппарату [Москвин С.В., Азизов Г.А. Внутривенное лазерное облучение крови. - М.: НИЦ «Мат-рикс», 2004. - 32 с. - 8 ил. ISBN 5-89337-114-3].

Наиболее близким изобретению является лазерный аппарат Адепт-Моно (облучение крови) [www.unimed-quant.ru e-mail:unimed-quant@ngs.ru].

В конструкции применена компоновка, при которой лазер находится в корпусе аппарата. В зоны воздействия излучение передается через легкий магистральный световод и насадки для внутривенного или надвенного облучения крови. Аппарат выпускается в двух вариантах:

1) вариант 1 - надвенное (чрескожное) облучение крови с инфракрасным лазером 0,95 мкм мощностью 250 мВт и накожной насадкой;

2) вариант 2 - внутривенное облучение крови с красным лазером 0,63-0,65 мкм мощностью 15 мВт и магистральным световодом для одноразовых игл (насадок) ВЛОК.

Аппарат имеет микропроцессорное управление, индикацию длительности процедуры, частоты модуляции, мощности и дозы воздействия лазерного излучения с использованием полупроводникового лазера, плавную установку мощности и частоты модуляции мощности лазерного излучения от min до max, индикатор мощности и автоматический пересчет всех параметров в дозу.

Однако этот аппарат также не позволяет получать сведения об изменениях в состоянии пациента в ходе терапевтического сеанса и оперативно влиять на качество проведения лечебной процедуры.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы

- расширить возможности светолечения путем формирования управляющих сигналов на основе данных пульсоксиметрии (частота пульса, индекс наполнения) для автоматического согласования мощности излучения с индивидуальным изменением кровотока пациента;

- обеспечить объективный контроль за состоянием пациента в ходе терапевтической процедуры;

- обеспечить автоматическую установку мощности излучения на выходе световода;

- создать банк данных для каждого пациента с возможностью использовать накопленную информацию для автоматического выбора вида и режимов процедур.

Заявляется установка для лучевой терапии, содержащая измеритель оптической мощности, включающий фотоприемное устройство; набор сменных модулей оптического излучения; устройство управления излучением (его мощностью и частотой модуляции); микропроцессор; панель управления; индикатор, отличающаяся тем, что

- дополнительно введены пульсоксиметр, включающий датчик, и сменные модули оптического излучения, индивидуализированные посредством цифрового кода;

- при этом устройство управления излучением, модуль оптического излучения, измеритель мощности и пульсоксиметр подключены к микропроцессору с возможностью создания линий связи для управляющих сигналов на входе устройства управления излучением в диалоговом режиме; микропроцессор также соединен с персональным компьютером.

Блок питания не представлен в аналоге и не описан в заявляемой установке, так как он подразумевается как неотъемлемый блок всех электронных аппаратов, приборов и средств с общепринятыми правилами установки и эксплуатации. Источник питания вырабатывает напряжения +5В (10), ±9В, необходимые для работы установки.

На чертеже 1 показана схема установки.

С микропроцессором 1 соединены измеритель оптической мощности 2, включающий фотоприемное устройство 3, устройство управления излучением 4, модуль оптического излучения 5 со световодом 6, соединенный также с устройством управления 4, и пульсоксиметр 7 с датчиком 8: частота пульса пациента; индекс наполнения пульса; насыщенность крови кислородом (SpO₂). Данные измерения и параметры режимов работы установки передаются микропроцессором 1 на индикатор 9. Готовность к работе установки в целом, выбор режимов работы задается с помощью панели управления 10, взаимодействующей с микропроцессором 1. Программное обеспечение микропроцессора 1 позволяет осуществить работу установки с подключением к внешнему персональному компьютеру 11.

Работа установки осуществляется в диалоговом режиме.

Перед началом процедуры на индикаторе 9 при помощи подачи сигналов с микропроцессора 1 отображается меню управления. Нажатием соответствующих кнопок на панели управления 10 формируются цифровые сигналы 12, поступающие на вход микропроцессора и осуществляющие выбор режима работы, запуск и остановку процедуры.

Устройство управления излучением обеспечивает формирование рабочего тока 13, подаваемого в модуль оптического излучения 5, его включение, выключение и ступенчатое изменение. Величина рабочего тока задается аналоговым сигналом 14 с выхода ЦАП микропроцессора. Изменением данного сигнала в диапазоне от 0 до 5 В достигается установка требуемой оптической мощности на выходе модуля 5. Цифровые сигналы 15 с микропроцессора используются для импульсной модуляции мощности излучения. Так включение и выключение рабочего тока служит для начала и окончания процедуры, а также для импульсной модуляции излучения в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц. Ступенчатое изменение рабочего тока служит для низкочастотной модуляции с частотой пульса (в диапазоне от 0,5 до 5 Гц).

Для автоматического распознавания типа сменного модуля оптического излучения используется индивидуальный код 16, передаваемый от модуля 5 в микропроцессор.

Установка укомплектована сменными модулями 5: это излучатели для внутривенного облучения крови, красный (640 нм) и зеленый (530 нм); излучатели для поверхностного облучения, инфракрасный (850 нм), красный (640 нм), зеленый (530 нм), синий (450 нм). Предусмотрена мощность излучения при внутривенном облучении крови 0,5÷3 мВт с шагом 0,25 мВт (для красного излучателя); 0,2÷1 мВт с шагом 0,1 мВт (для зеленого излучателя).

Измеритель оптической мощности 2 при помощи фотоприемного устройства осуществляет преобразование оптического сигнала 17 с выхода модуля оптического излучения 5 в электрический сигнал 18. Данный сигнал, пропорциональный оптической мощности, поступает на вход АЦП микропроцессора и используется микропроцессором для установки заданного значения оптической мощности на выходе модуля 5 или на выходе световода 6 при внутривенной процедуре.

Пульсоксиметр 7 обеспечивает работу датчика SpO₂ (сигналы 19, 20) и обработку поступающего от него сигнала 21. С выхода пульсоксиметра через последовательный порт на вход микропроцессора поступает информация о частоте пульса, насыщенности крови кислородом (SpO₂) и индексе наполнения пульса - сигнал 22.

Связь между микропроцессором и пульсоксиметром осуществляется логическими сигналами через канал RS232. В микропроцессор поступают посылки с информацией о частоте пульса, насыщении крови кислородом (SpO₂), индексе наполнения пульса, а также отсчеты амплитуды самой пульсовой волны. Период следования посылок 20 мс.

После включения установки микропроцессор 1 выводит на экран индикатора 9 сведения о текущей конфигурации установки с учетом подключенных к ней модулей (тип излучателя и наличие или отсутствие датчика 8 пульсоксиметра).

Далее предлагается меню из четырех разделов:

1) выбрать готовую процедуру из набора процедур, записанных в память установки;

2) отредактировать готовую процедуру;

3) создать новую процедуру, выбрав необходимые параметры (длина волны излучения, мощности излучения, длительность процедуры, привязка к пульсовой волне, частота модуляции);

4) передать данные на компьютер.

При выборе процедуры устанавливается ее номер. Затем на экран выводится описание выбранной процедуры. К просмотру предлагаются только процедуры, которые соответствуют текущей конфигурации. Например, если датчик пульсоксиметра не подключен, то модулировать мощность излучения путем привязки к пульсовой волне невозможно.

При выборе редактирования готовой процедуры необходимо установить ее номер. Для редактирования можно выбирать и те процедуры, которые не соответствуют текущей конфигурации прибора. После редактирования последнего параметра предлагается либо запомнить сделанные изменения под текущим номером, либо сохранить их под новым номером, либо применить процедуру без запоминания.

Для установки значений параметров вновь создаваемой процедуры переход к следующему параметру возможен только после ввода допустимых значений для текущего параметра. После ввода всех параметров предлагается либо запомнить изменения, либо применить процедуру без запоминания.

При необходимости все данные по выбору процедуры передаются на компьютер.

В установке предусмотрен режим привязки к пульсовой волне. Для этого датчик пульсоксиметра располагают на пациенте и активизируют режим. Микропроцессор начинает проверку наличия пульсового сигнала с пульсоксиметра 7. Если сообщение указывает на то, что датчик пульсоксиметра отсутствует, тогда среди списка готовых процедур остаются только те, в которых не используется пульсоксиметр.

На любой ступени диалогового режима предусмотрен возврат к меню предыдущего уровня.

После подготовки к работе переходят непосредственно к терапевтической процедуре. Появляется надпись «Подключите световод, поднесите торец к измерителю мощности». При нажатии клавиши ПУСК микропроцессор включает модуль оптического излучения 5 и подстраивает мощность на выходе световода 6 к значению, выбранному для данной процедуры. Для этого микропроцессор постепенно увеличивает код, подаваемый на ЦАП управления мощностью излучения, начиная с нуля и до максимума. После каждого шага изменения кода микропроцессор сравнивает сигнал с выхода измерителя оптической мощности 2 со значением мощности, выбранным для данной процедуры. Регулировка мощности останавливается, когда разность между сигналом с выхода измерителя мощности и заданным значением мощности становится меньше половины шага регулирования мощности.

Затем световод располагают на пациенте. После нажатия ПУСК модуль 5 включается и начинается обратный отсчет таймера длительности процедуры. Кроме этого происходит запись в память микропроцессора номера пациента, времени и даты, номера процедуры и ее содержание, показателей пульсоксиметра: частоты пульса, индекса наполнения пульса и содержания кислорода в крови SpO₂. Во время процедуры на экран выводится время, оставшееся до окончания процедуры. Через промежутки времени 5 минут происходит запись в память микропроцессора текущих показателей пульсоксиметра. По окончании процедуры модуль 5 отключается.

Установка для лучевой терапии, содержащая набор сменных модулей оптического излучения; устройство управления излучением; измеритель оптической мощности, включающий фотоприемное устройство; микропроцессор, связанный с панелью управления и индикатором, отличающаяся тем, что дополнительно введены пульсоксиметр, включающий датчик частоты пульса, индекса наполнения пульса; насыщенности крови кислородом, и сменные модули оптического излучения, снабженные индивидуальным цифровым кодом; при этом устройство управления излучением, модуль оптического излучения, измеритель мощности и пульсоксиметр подключены к микропроцессору, соединенному с персональным компьютером.