Устройство для мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения

Устройство для мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области лазерной медицины, а именно к устройствам для мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения при проведении лазерно-индуцированного воздействия на ткани и органы на поверхности или в ложе удаляемой опухоли.

Известно, что для проведения фотодинамической терапии (далее - ФДТ) требуется присутствие в организме пациента фотосенсибилизатора, который поглощает лазерное излучение, переходит в возбужденное состояние и передает энергию молекуле кислорода, переводя ее в синглетное состояние, образуя большое количество высокоактивных радикалов. Синглетный кислород и радикалы вызывают в клетках опухоли некроз и апоптоз [Loschenov V.B., Konov V.I., Prokhorov A.M., «Photodynamic therapy and Fluorescence diagnostics)) Laser Physics, vol. 10, No.6, pp. 1188-1207, 2000].

При планировании лазерного воздействия требуется учитывать не только целевое лазерное терапевтическое излучение в пределах расчетного светового пятна, но и дополнительные источники излучения, которые могут повлиять на результирующую световую дозу, получаемую тканью в заданной точке. К таким дополнительным источникам относятся как «хвосты» светового распределения в лазерном пятне при последовательном облучении поверхности ткани на нескольких участках, так и общее освещение в операционной, которое не обладает избирательностью по длине волны по отношению к спектру поглощения фотосенсибилизатора, однако является достаточно мощным, а ткани экспонируются ему на протяжении достаточно долгого времени при проведении операции по удалению основных участков опухолевых тканей. Так, в работе Mordon et al. [Mordon S, Maunoury V. Using white light during photodynamic therapy: visualization only or treatment? // Eur J Gastroenterol Hepatol. 2006 Jul; 18(7): 765-71.] было показано, что применение эндоскопов с различной широкополосной подсветкой напрямую влияет на результаты терапии, а значит, фоновую засветку необходимо учитывать при планировании лазерного воздействия.

Из уровня техники известно оптоволоконное устройство, осуществляющее мониторинг интенсивности лазерного излучения за счет нарушения полного внутреннего отражения на сгибе волокна (RU 155356 U1 «Устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения внутри биологических тканей»).

Однако данная конфигурация очень удобна для внутритканевого мониторинга, но недостаточно функциональна при облучении поверхности, поскольку не позволяет произвольно выбрать точки светового поля, в которых будет осуществляться мониторинг относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения.

Технический результат заключается в создании устройства для мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения при проведении лазерно-индуцированного воздействия по нескольким каналам из точек, которые оператор может произвольно выбрать на облучаемой поверхности.

Технический результат достигается тем, что устройство дополнительно содержит спектроанализатор, причем оптоволоконный жгут выполнен с возможностью подключения проксимального конца к спектроанализатору, дистальный конец которого разделен на отдельные оптические волокна, каждый из которых снабжен оптическим датчиком, причем волокна на торце жгута образуют линию, параллельную длинной оси линейки фотоприемника. Оптический датчик имеет форму плоских дисков. Подключение проксимального конца оптоволоконного жгута к спектроанализатору выполнено через SMA-разъем.

Достигаемым техническим результатом является возможность мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения при проведении лазерно-индуцированного воздействия по нескольким каналам из точек, которые оператор может произвольно выбрать на облучаемой поверхности.

Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых изображено:

Фиг. 1 - Внешний вид устройства, где 1 - оптические датчики, выполненные в виде плоских пластиковых дисков; 2 - оптические волокна; 3 - оптоволоконный жгут; 4 - SMA-разъем.

Фиг. 2 - схема среза торца оптоволоконного жгута, на проксимальном конце отдельные волокна образуют линию.

Сущность изобретения не ограничивается приведенным ниже описанием.

Устройство содержт (Фиг. 1): спектроанализатор (на иллюстрации не указан) оптоволоконный жгут 3, сопрягаемый со спектроанализатором, оптические датчики 1, оптические волокна 2, SMA-разъем 4. Оптоволоконный жгут 3 разделяется на дистальном конце на отдельные волокна 2 с плоскими датчиками 1 на торцах (в меридиональной плоскости волокна), с площадью фронтальной проекции 1 см² (что необходимо для нормирования), являющиеся чувствительными площадками лазерного излучения, а на проксимальном конце он собирается в SMA-разъем 4 таким образом, что отдельные волокна образуют линию на торце жгута, параллельную длинной оси линейки фотоприемника (Фиг. 2). Это позволяет использовать спектроанализатор для контроля распределения отраженного света.

В данном случае спектроанализатор используется как линейный матричный фотоприемник без оптической обвязки, где по оси x в итоге получается разрешение не по длине волны, а по приемным каналам.

Разработанное устройство работает следующим образом.

В случае проведения лазерно-индуцированной терапии на поверхности органа или ткани формируется световое пятно, которое после заданной экспозиции в одном положении перемещается в другое, сканируя таким образом всю пораженную область. Оптические датчики располагаются в критически важных для эффективности терапии положениях на поверхности органа или ткани (от этого зависит количество используемых датчиков) перед началом процедуры лазерно-индуцированного воздействия. Во время воздействия они экспонируются лазерному облучению наряду с целевым органом или тканью. Материал датчиков обладает свойством многократно рассеивать свет, выравнивая индикатрису рассеяния падающего излучения, что позволяет сопоставить сигналу, попадающему на торец волокна, прикрепленного к датчику, интенсивность излучения, падающего на поверхность диска вне зависимости от угла падения. Свет, рассеивающийся в объеме датчиков (1), поступает по оптическим волокнам (2) на торец оптоволоконного жгута (3), где он формирует световой луч, вытянутый вдоль линии, сформированной на торце SMA-разъема (4) и предназначенный для дальнейшей обработки спектроанализатором.

То, что на входе в спектроанализатор торцы оптических волокон формируют линию, параллельную плоскости дифракции дисперсионного элемента, позволяет наблюдать одновременно сигналы с каждого датчика.

Таким образом, разработанное устройство, обеспечивает возможность мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения при проведении лазерно-индуцированного терапевтического воздействия по нескольким каналам из точек, которые оператор может произвольно выбрать на облучаемой поверхности.

1. Устройство для мониторинга относительного распределения отраженного от биологических тканей лазерного излучения, включающее оптические волокна, отличающееся тем, что дополнительно содержит спектроанализатор, причем оптоволоконный жгут выполнен с возможностью подключения проксимального конца к спектроанализатору, дистальный конец которого разделен на отдельные оптические волокна, каждый из которых снабжен оптическим датчиком, причем волокна на торце жгута образуют линию, параллельную длинной оси линейки фотоприемника.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптический датчик имеет форму плоских дисков.

3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что подключение проксимального конца оптоволоконного жгута к спектроанализатору выполнено через SMA-разъем.