Рассеиватель света для фотодинамической терапии опухолей в пищеводе пациента - RU2016590C1

Чертежи

Описание

Изобретение касается рассеивателя света для фотодинамической терапии опухолей в пищеводе пациента с оптическим волокном для ввода лазерного излучения в трубку для радиального отклонения света, вводимого в осевом направлении, заполненную массой с частицами, показатель преломления которых отличен от показателя преломления массы, имеющую зеркало на переднем конце, расположенном напротив оптического волокна, и расположенную соосно в гильзообразном корпусе зонда.

Известен рассеиватель света, который имеет на своем переднем конце расширитель Севери-Джиларда, который допускает осторожное введение имеющего диаметр около 20 мм корпуса зонда общей длиной около 75 мм. Гильзообразный корпус зонда состоит из полиметилметакрилата и соединен с передним концом нейлоновой гибкой трубки, которая оснащена указывающими расстояние метками. Через внутренний канал нейлоновой гибкой трубки проходит оптическое волокно и заканчивается внутри корпуса зонда на небольшом удалении от распределяющей свет в радиальном направлении трубки. Трубка состоит из политетрафторэтилена и заполнена эпоксидной смолой, к которой добавлены части двуокиси титана с концентрацией от 0,1 до 1%. При этом первый участок, который ближе всего расположен к оптическому волокну, имеет среднюю концентрацию двуокиси титана, равную 0,5% . Средний участок имеет концентрацию частиц двуокиси титана 0,1% и последний участок имеет концентрацию частиц двуокиси титана 1%. Диаметр частиц составляет 0,2 мкм, так что принимая во внимание длину световой волны такого же порядка получается дебаевское рассеяние, которое сильно зависит от длины волны.

Однако известное решение обладает тем недостатком, что невозможно достигнуть более однородной дозировки излучения, необходимой для фотодинамической терапии или длинноволнового излучения, необходимого для гипотермии, поскольку вследствие размеров частиц, имеющих порядок длины волны излучения, происходит сильное рассеивание излучения, обусловленное длиной волны (рассеивание Дебая).

В основу изобретения положена задача создать такой рассеиватель света для фотодинамической терапии, который за счет размеров частиц массы позволил бы получить однородность излучения и имел бы повышенный срок службы.

Эта задача согласно изобретению решается за счет того, что частицы массы представляют собой зерна, размер диаметра которых превышает величину дины волны света.

Согласно предпочтительному примеру выполнения эти частицы представляют собой кварцевые зерна диаметром около 40 мкм.

Чтобы получить по возможности однородное распределение света в пищеводе, трубка рассеивателя в осевом направлении разделена на последовательно расположенные в осевом направлении участки с различной концентрацией зерен кварца.

При этом непосредственно нагруженный лазерным излучением первый участок имеет более высокую концентрацию зерен кварца, чем последующие участки.

Предпочтительно в осевом направлении к первому участку с высокой концентрацией зерен кварца примыкает, по меньшей мере, участок с незначительной концентрацией зерен кварца, а дальше в осевом направлении примыкает последний участок со средней концентрацией зерен кварца.

Особенно предпочтительно, когда в средней зоне между первым участком с высокой концентрацией кварцевых зерен и последним участком со средней концентрацией зерен расположены два участка с незначительной и отличной одна от другой.

Для проведения целенаправленного гипертермического лечения в корпусе зонда предусмотрен термоэлемент, который подключен к устройству для термического контроля.

Также предпочтительно, когда дополнительно к предусмотренному для подачи света оптическому волокну предусмотрено контрольное световолокно, нагружаемое частью отраженного света, торцовая поверхность которого расположена со смещением относительно оптического волокна. При этом контрольное световолокно подключено к устройству управления интенсивности и контроля, что позволяет точно осуществлять контроль и управление фотодинамической терапией.

Масса представляет собой силикон.

На чертеже показан рассеиватель света, который позволяет осуществлять одновременно фотодинамическую терапию и гипертермию в пищеводе.

Рассеиватель света имеет гильзообразный корпус 1 зонда, который выполнен в виде цилиндра из полиметакрилата с наружным диаметром от 15 до 18 мм и общей длиной примерно от 77 до 117 мм. Изображенный справа на чертеже передний конец соединен с расширяющим изделием 2 Севери-Джиларда, которое имеет изображенную на чертеже скругленную и переходящую в наконечник 3 форму, которая позволяет осторожное введение рассеивателя света в пищевод пациента, который поражен опухолью и должен лечиться с помощью фотодинамической терапии.

Для наблюдения положения рассеивателя света на рентгенограмме вблизи наконечника 3 предусмотрен рентгеновский маркер 4.

На своем заднем конце корпус 1 зонда соединен с нейлоновой гибкой трубкой 5, которая имеет на оболочке невидимые на чертеже метки длины, чтобы можно было контролировать глубину ввода рассеивателя света. Через внутреннюю полость нейлоновой гибкой трубки 5 проходит оптическое волокно 6, которое на питающем конце нагружается светом лазера. При этом для фотодинамической терапии предусмотрен лазер с длиной световой волны 0,630 мкм. При терапии посредством гипертермии лазерное излучение с длиной волны, например, 1,064 мкм подается в оптическое волокно 6. Известно, что свет этой большой длины волны глубже проникает в ткань пациента и может использоваться для относительно однородного подогревания.

Передний конец 7 оптического волокна 6 закреплен в зафиксированном в корпусе 1 зонда без возможности осевого перемещения держателя 8, через который он проходит соосно. Торцовая поверхность 9 оптического волокна 6 соосно с торцовой поверхностью держателя 8 и дает расширенный луч 10, который проходит через полое пространство 11 в направлении переднего конца рассеивателя света.

Как следует из чертежа, внутри корпуса 1 зонда находится проходящая соосно с корпусом 1 зонда трубка 12 из политетрафторэтилена, в которую входит задний конец держателя 8. Задняя зона трубки 12 окружена алюминиевым кольцом 13, внутренняя оболочка которого отражает попадающий свет. В направлении переднего конца трубки алюминиевое кольцо 13 простирается примерно до места, где расширенный луч 10 попадает на силиконовое наполнение 14 в трубке 12. В этом месте расширенный луч 10 достигает наибольшего диаметра, который незначительно меньше внутреннего диаметра трубки 12. Силиконовое наполнение 14 содержит зерна или частицы кварца диаметром 40 мкм. Заделанные в силиконовое наполнение 14 кварцевые зерна вызывают рефракцию вследствие преломления падающего света на переходе между кварцем и силиконом по причине различного показателя преломления этих материалов. Эта рефракция сравнительно мало зависит от длины волны, так что падающий через пропитанное кварцевыми зернами силиконовое наполнение 14 в трубку 12 в осевом направлении свет может рассеиваться в радиальном направлении, лишь незначительно зависят от длины волны.

Расположенная концентрично в корпусе 1 зонда трубка 12 имеет предпочтительно силиконовое наполнение 14 с изменяющимися в осевом направлении концентрациями кварцевых зерен.

Первый участок 15 длиной около 12 мм имеет высокую концентрацию кварцевых зерен, причем концентрация может составлять около 0,3 мас.%.

К первому участку 15 примыкает второй участок 16 длиной 11 мм, который имеет незначительную концентрацию кварцевых зерен, равную примерно 0,1 мас. % . Следующий третий участок 17 длиной 14 мм также имеет сравнительно очень незначительную концентрацию кварцевых зерен, равную примерно 0,06 мас.%. Четвертый участок 18 длиной 8 мм в силиконовом наполнении 14 содержит частицы кварца диаметром 40 мкм со средней концентрацией около 0,25 мас.%. При такого рода распределения концентрации в осевом направлении получается очень высокая однородная дозировка света в пищеводе пациента, причем хорошо рассеивается как коротковолновый свет для фотодинамической терапии, так и длинноволновый свет для гипертермии. При этом преимуществом является то, что силикон имеет хорошую прозрачность и хорошую стойкость к старению.

Между наружной оболочкой трубки 12 и внутренней оболочкой корпуса 1 зонда находится кольцевое пространство 19, которое простирается между алюминиевым кольцом и передней запорной деталью 20.

В передний конец трубки 12 выступает алюминиевый цилиндр 21, обращенная на чертеже влево торцовая поверхность 22 которого выполнена в виде зеркала и способствует однородному распределению света.

В средней зоне корпуса 1 зонда, в его оболочке, размещен очень маленький термоэлемент 23, который бросает лишь небольшую тень, причем эта тень в значительной мере выравнивается вследствие диффузии рассеивателя света и облученной ткани. Термоэлемент 4 с помощью линии 24 соединен с не показанным на чертеже термическим устройством контроля. Также не показанное на чертеже устройство управления интенсивностью света и контроля соединено с контрольным световолокном 25, которое, как и линия 24 и оптическое волокно 6, проходит через нейлоновую гибкую трубку 5 и заканчивается торцовой поверхностью вблизи торцовой поверхности 9 оптического волокна 6. Таким образом, контрольное световолокно 25 позволяет контролировать и управлять интенсивностью света в полом пространстве 11 и тем самым использованной для облучения пациента интенсивностью света.

Корпус 1 зонда на внутренней стороне вдоль половины его периметра может быть отражающим, чтобы таким образом добиться того, чтобы рассеиватель света излучал свет в радиальном направлении не на 360^о, а лишь на 180^о. При этом зеркальное покрытие может быть нанесено непосредственно на внутреннюю сторону корпуса 1 зонда или на дополнительную деталь, которая расположена в кольцевом пространстве 19 и на которую нанесено кольцевое зеркальное покрытие.

Вместо упомянутых кварцевых зерен могут использоваться также другие прозрачные зерна с показателем преломления, который отличен от показателя преломления силикона. В частности, зерна диаметром 40 мкм могут состоять из стекла, окиси алюминия, фтористого бария, фтористого кальция и флинта.

Вместо силикона могут использоваться также другие синтетические вещества или массы с соответствующей прозрачностью и свойствами стойкости.

Реферат

Рассеиватель света для одновременной фотодинамической терапии и гипертермии в пищеводе пациента с оптическим волокном для ввода лазерного излучения посредством системы с трубкой, заполненной массой, представляющей собой силикон, причем частицы массы представляют собой зерна, размер диаметра которых превышает величину длины волны света. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула