Способ опто-термо-механического воздействия на биологическую ткань и устройство для его осуществления - RU2003128064A

Реферат

1. Способ опто-термо-механического лечебного воздействия на биологическую ткань, включающий следующие этапы:

определяют на основе предоперационного обследования пациента пространственное распределение физико-химических и геометрических свойств биологической ткани в области, подлежащей лечебному опто-термо-механическому воздействию,

при необходимости придают заданную форму путем механического воздействия, области биологической ткани, подлежащей лечебному воздействию,

осуществляют облучение области биологической ткани, модулированным и сформированным в пространстве по заданному закону излучением в диапазоне оптических длин волн с предварительно заданными параметрами, сопровождающееся одновременным тепловым и механическим воздействием на указанную область,

одновременно с указанным облучением области биологической ткани осуществляют измерение пространственного распределения физико-химических и геометрических характеристик как в зоне непосредственного оптического воздействия, так и в зоне непосредственной близости к указанной области,

осуществляют согласование параметров пространственного формирования излучения и модуляции оптического излучения между собой и с указанными характеристиками биологической ткани,

определяют изменение указанных характеристик относительно измерений указанных характеристик на этапе предоперационного воздействия,

регулируют параметры оптического излучения в процессе облучения в зависимости от непрерывно измеряемых характеристик пространственного распределения физико-химических и геометрических характеристик как области непосредственного воздействия биологической ткани, так и в зоне непосредственной к ней близости,

при получении требуемых характеристик пространственного распределения физико-химических и геометрических параметров прекращают облучение указанной области биологической ткани, при этом параметры опто-термо-механического лечебного воздействия на биологическую ткань задаются из условия обеспечения регулирования остаточных механических напряжений и обеспечения процесса регулируемой необратимой модификации структуры биологической ткани.

2. Способ по п.1, в котором излучение в оптическом диапазоне длин волн представляет собой лазерное излучение в диапазоне от 0,1 до 11 мкм.

3. Способ по п.2, в котором лазерное излучение является импульсным или непрерывным.

4. Способ по п.2, в котором плотность мощности лазерного излучения лежит в диапазоне от 1 до 1000 Вт/см².

5. Способ по одному из пп.1 и 2, в котором длительность облучения области биологической ткани лазерным излучением выбирают из диапазона 0,1 с до 30 мин.

6. Способ по п.1, в котором пространственным формированием оптического излучения, например, лазерного излучения является

(а) формирование заданного распределения плотности мощности излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани;

(б) сканирование лазерного луча по трем координатам по определенному закону;

(в) комбинация этапов (а) и (б).

7. Способ по п.1, в котором к параметрам оптического излучения, регулируемым в процессе облучения области биологической ткани в зависимости от непрерывно измеряемых характеристик пространственного распределения физико-химических и геометрических характеристик как области непосредственного воздействия биологической ткани, так и за ее пределами, относятся длина волны излучения, мощность излучения, плотность мощности и пространственно-временной закон ее изменения, а также параметры модуляции и пространственного формирования лазерного излучения, например, глубины и частоты модуляции на поверхности и в объеме биологической ткани, пространственное распределение мощности излучения.

8. Способ по п.7, в котором глубина модуляции находится в пределах 1-100%, частота модуляции находится в диапазоне 1-10⁹ Гц.

9. Способ по одному из пп.1 и 2, в котором измерение пространственного распределения физико-химических и геометрических характеристик как в зоне непосредственного лазерного воздействия, так и за пределами указанной области осуществляют с учетом спектрального состава сигнала отклика области биологической ткани на модулированное лазерное облучение указанной области.

10. Способ по п.9, в котором дополнительно осуществляют измерение амплитуды и фазы колебаний сигнала отклика области биологической ткани на модулированное лазерное облучение указанной области.

11. Способ по пп.1 и 8, в котором предварительно заданная величина частоты модуляции лазерного излучения выбирается из условия согласования с резонансными частотами механических колебаний в области лечебного воздействия биологической ткани.

12. Способ по п.1, в котором при необходимости перед этапом облучения биологической ткани осуществляют локальное надавливание на участки биологической ткани, например, кожи или слизистой оболочки, покрывающих область биологической ткани, подлежащей лечебному воздействию.

13. Устройство для лечебного воздействия на биологическую ткань, содержащее:

источник оптического излучения с блоком управления мощностью оптического излучения и временной модуляции, оптически сопряженный с устройством переноса оптического излучения и формирования пространственного распределения плотности мощности оптического излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани, а также контрольно-диагностическую систему, обеспечивающую определение пространственного распределения физико-химических и геометрических характеристик области биологической ткани, подлежащей лечебному воздействию, и прилегающей к ней области, при этом контрольно-диагностическая система подключена к источнику оптического излучения, блоку управления мощностью оптического излучения и временной модуляции, устройству переноса оптического излучения и формирования пространственного распределения плотности мощности оптического излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани, соответственно.

14. Устройство по п.13, в котором источник оптического излучения является источником лазерного излучения.

15. Устройство по п.14, в котором источник лазерного излучения формирует лазерное излучение в диапазоне от 0,1 до 11 мкм.

16. Устройство по п.13, в котором контрольно-диагностическая система содержит, по меньшей мере, один, датчик состояния биологической ткани, обеспечивающий измерение характеристик области биологической ткани в области лечебного воздействия и непосредственной близости, соединенный с блоком обработки данных, обеспечивающим формирование управляющих сигналов для регулирования параметров оптического излучения в процессе облучения, а также устройство визуализации и отображения информации.

17. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, один датчик состояния биологической ткани контрольно-диагностической системы измеряет физико-химические и геометрические характеристики области биологической ткани, например, температуру, концентрацию воды биологической ткани, механические напряжения, характеристики светорассеяния, скорость звука, декремент затухания оптоакустических волн, геометрические размеры биологической ткани.

18. Устройство по п.16, в котором блок обработки сигналов контрольно-диагностической системы на основе сигналов, поступающих от, по меньшей мере, одного датчика состояния биологической ткани, обеспечивает управляющие сигналы в источник оптического излучения, блок управления мощностью оптического излучения и временной модуляции, устройство переноса оптического излучения и формирования пространственного распределения плотности мощности оптического излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани, соответственно.

19. Устройство по п.13, в котором блок управления мощностью оптического излучения и временной модуляции выполнен в виде электрооптического модулятора или акустооптического модулятора, или механического модулятора.

20. Устройство по п.13, в котором модуляция оптического излучения осуществляется изменением мощности накачки, например, источника лазерного излучения.

21. Устройство по п.13, в котором устройство переноса оптического излучения и формирования пространственного распределения плотности мощности оптического излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани выполнено в виде оптически сопряженных формирующей оптической системы и электрооптического сканера.

22. Устройство по п.13, в котором устройство переноса оптического излучения и формирования пространственного распределения плотности мощности оптического излучения на поверхности и в объеме области биологической ткани выполнено в виде оптически сопряженных формирующей оптической системы и растровой системы.

23. Устройство по одному из пп.21 и 22, в котором формирующая оптическая система выполнена в виде отрезка оптического волокна или системы линз и зеркал, обеспечивающая доставку лазерного излучения от источника оптического излучения к области биологической ткани.

24. Устройство по п.16, в котором устройство визуализации и отображения информации выполнено в виде, например, эндоскопа и дисплея, формирующего отображение области биологической ткани или когерентного томографа.

25. Устройство по п.16, в котором устройство визуализации и отображения информации осуществляет измерение геометрических характеристик области биологической ткани.

26. Устройство по п.16, в котором обратная связь осуществляется контрольно-диагностической системой на основе оптотермического отклика биологической ткани на лазерное излучение с временной модуляцией.

27. Устройство по п.13, в котором обратная связь осуществляется контрольно-диагностической системой на основе анализа спектрального состава сигнала отклика биологической ткани на модулированное лазерное воздействие.

28. Устройство по п.13, в котором обратная связь осуществляется контрольно-диагностической системой на основе анализа амплитуды и фазы сигнала отклика биологической ткани на модулированное лазерное воздействие.

29. Устройство по п.13, в котором временной закон модуляции лазерного излучения, в частности, амплитуда, глубина, частота и форма модуляции определяются контрольно-диагностической системой по данным предоперационной диагностики и корректируются в процессе лазерного воздействия на основе управляющего сигнала указанной контрольно-диагностической системы.

30. Устройство по п.13, в котором закон формирования пространственного распределения лазерного излучения определяется по данным предоперационной диагностики и корректируется в процессе лазерного воздействия на основе управляющего сигнала контрольно-диагностической системы.

31. Устройство по одному из пп.13, 14 и 16, в котором параметры процесса сканирования лазерного излучения определяются по данным предоперационной диагностики и корректируются в процессе лазерного воздействия на основе управляющего сигнала контрольно-диагностической системы.

32. Устройство по п.13, в котором обеспечивается согласование законов модуляции и пространственного формирования лазерного излучения на основе данных предоперационной диагностики и осуществляется их корректировка в процессе лазерного воздействия на основе сигнала контрольно-диагностической системы.

33. Устройство по п.13, в котором обратная связь осуществляется на основе оптоакустического отклика биологической ткани на модулированное лазерное излучение, сформированное по заданному пространственному распределению на поверхности и в объеме биологической ткани.

34. Устройство по п.13, в котором обратная связь осуществляется на основе оптоэлектрического отклика биологической ткани на модулированное лазерное излучение, сформированное в соответствии с заданным пространственным распределением на поверхности и в объеме биологической ткани.

35. Устройство по одному из пп.13 и 14, в котором обратная связь осуществляется на основе мониторинга изменения оптических свойств биологической ткани при лазерном воздействии излучением, модулированным и сформированным по заданному пространственному распределению на поверхности и в объеме биологической ткани.

36. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, один датчик состояния биологической ткани контрольно-диагностической системы устанавливается непосредственно в область биологической ткани посредством хирургического инструмента.