Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОСТИ БИОТКАНИ

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для лечения патологических процессов в полостях, кистозных образованиях, полых органах на основе технологии лазерной и фотодинамической терапии, фототермолиза.

Известен способ лечения зубов с деструктивными изменениями в фуркационной области моляров I-II класса после перфорации дна полости зуба, при котором обработку дна полости зуба производят непосредственно вертикально полупроводниковым лазером. (Патент РФ № 2393850). В литературе описан способ лечения незаживающих трепанационных полостей в среднем ухе, включающий облучение лазером с расстояния 2-3 см патологических участков трепанационной полости на всю толщину патологически измененных тканей излучением длиной волны 1,06 мкм, плотностью мощности 50-100 Вт/см². (Патент РФ № 2068716). Недостатки данных способов: возможно облучение только стенки полости, расположенной напротив торца световода, так как типичная расходимость лазерного пучка составляет 12°-15°, что не обеспечивает равномерного распределения лазерного излучения по всей внутренней поверхности полостей.

Известен способ лечения кисты щитовидной железы, заключающийся в аспирации содержимого кисты, введением фотосенсибилизатора с последующим воздействием на стенки кисты светом лазера до образования УЗ-картины воспалительного венчика вокруг стенок кисты (Патент РФ №2393895). Основным недостатком способа является невозможность управляемого распределения лазерного излучения по всей внутренней поверхности кисты и соответственно различный неконтролируемый уровень разрушения биотканей внутренней поверхности кисты, в том числе и здоровые клетки, вследствие фотодинамического повреждения, которое пропорционально интенсивности лазерного излучения на поверхности стенок кисты.

Известен также способ лечения глиальных опухолей головного мозга, фотодинамической терапии полости образованной частичным удалением опухоли осуществляют с использованием диодного лазера цилиндрического диффузора со сферической диаграммой облучения (Патент РФ №2346712). Недостатком данного способа является: наличие специальной расфокусирующей насадки на торце световода, возможность создания только определенной диаграммы рассеяния лазерного излучения, невозможность рассеивающей насадки равномерно распределять лазерное излучение по неровной внутренней поверхности полости.

Наиболее близким является способ хирургического лечения доброкачественных узловых образований молочной железы или остаточных кистозных полостей путем применения высокоинтенсивного лазерного излучения, при этом пункционно вводят внутрь образования одновременно несколько проводников, после чего последовательно вводят через каждый из них световод и воздействуют высокоинтенсивным лазерным излучением (Патент РФ №2319469). Основной недостаток данного метода: узконаправленный лазерный пучок, доставленный по световоду через проводник, не обеспечивает равномерного распределения излучения по внутренней поверхности полости и возникает необходимость многократных пункций для доступа к разным стенкам кистозной полости.

Задачей изобретения является возможность управления лазерным облучением внутренней поверхности полостей, кистозных образований полых органов для проведения фототермолиза, фотодинамической и лазеротерапии.

Технический результат заключается в возможности управления лазерным облучением внутренней поверхности полости биоткани изменением концентрации эмульсии иммуно-совместимого интралипида в физиологическом растворе, введенном в полость, с помощью которого создается управляемое лазерное облучение внутренней поверхности полости.

Нами впервые предложен способ лазерного облучения внутренней поверхности полости биоткани, включающий введение в полость световода для облучения отличающийся тем, что для управляемого облучения полости используют рассеивающую среду, состоящую из эмульсии интралипида в физиологическом растворе, которую предварительно вводят в полость, причем для равномерного рассеяния лазерного излучения концентрацию интралипида создают равной 0,23-0,25 %, для рассеяния вперед - 0,11-0,23 %, а для рассеяния назад - 0,25-0,36 %.

В биоткани имеющей сложные внутренние полости необходимо управлять пространственным распределением излучения для осуществления технологий лазерного воздействия. Пространственное распределение оптического пучка определяется отношением диаметра рассеивателей к длине волны. Если это отношение много меньше единицы, то наблюдается изотропное рассеяние. Для управления пространственным распределением интенсивности рассеянного лазерного пучка необходимо существенно менять диаметр частиц, что технически трудно выполнимо.

В данной методике предлагается в качестве управляющего параметра выбрать концентрацию интралипида, жировой эмульсии для внутривенного питания, не вызывающего иммунного отклика живого организма. Известно, что размер частиц интралипида в среднем составляет 100 нм, а минимальное поглощение лазерного излучения наблюдается в спектральной области 400-1100 нм (H.J. van Staveren, C.J.M. Moes, J. van Marie, S.A. Prahl, and M.J.C. van Gemert, "Light scattering in Intralipid-10% in the wavelength range of 400-1100 nm", Appl. Opt. 30, 45-4514 (1991)). Поэтому лазерное излучение, в зависимости от медицинских целей, выбирается из спектральной области 400-1100 нм.

Подбор диапазонов концентраций интралипида осуществлялся на экспериментальной установке, представленной на Фиг. 1. В качестве источника света был выбран полупроводниковый лазер 1. Оптический световод 2 полупроводникового лазера вводился через стенку в центр цилиндрической кюветы 3 с эмульсией интралипида. Угловое распределение лазерного излучения, рассеянное интралипидом, регистрировалось фотодетектором 4 (соосным с источником) прикрепленным к гониометру 5. Для получения диаграммы рассеяния света фотодетектор перемещали в диапазоне углов ±180° с шагом 5°. Данные с фотодетектора передавались на измеритель лазерной мощности 6.

Результаты измерений, индикатриса рассеяния лазерного излучения (пространственное распределение интенсивности света I от угла рассеяния 0) при изменении концентрации эмульсии интралипида в физиологическом растворе, представленные на Фиг. 2, где кривая 1 отображает равномерное рассеяние лазерного излучения при концентрации интралипида 0,24%, кривая 2 - направленное рассеяние вперед при концентрации интралипида 0,11%, кривая 3 - направленное рассеяние назад при концентрации интралипида 0,36%. При этом полученные данные не зависят от диаметра кюветы.

Как показали эксперименты, при зондировании лазерным излучением ближнего ПК диапазона с длиной волны 1064 нм (лазер на алюмоиттриевом гранате с неодимом) пространственное распределение аналогично представленным на Фиг.2, при этом диапазон концентрации интралипида соответствует экспериментам при зондировании лазерным излучением 630 нм, то есть управление пространственным распределением определяется не размерным эффектом (отношение размера рассеивающих частиц к длине волны излучения), а концентрационным.

Способ осуществляется следующим образом.

Полость для облучения через катетер заполняют эмульсией интралипида в физиологическом растворе. В зависимости от направления лазерного излучения создают необходимую концентрацию интралипида, при этом для равномерного рассеяния выбирают концентрацию из диапазона 0,23-0,25 %, для направленного рассеянии вперед - 0,11-0,23 %, а для направленного рассеяния назад - 0,25-0,36 %. Световод лазера проводят по катетеру в центральную область полости. Длину волны, мощность, режимы и время лазерного излучения выбирают в зависимости от вида лечения. Проводят лазерное облучение полости, после чего удаляют световод. Через катетер эвакуируют эмульсию интралипида и удаляют катетер.

Нами проведено экспериментальное обоснование предложенного способа на 9 препаратах печени свиньи (нефиксированный трупный материал).

Способ иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Через ткань печени свиньи по катетеру в смоделированную полость вводят эмульсию интралипида в физиологическом растворе концентрацией 0,24 %. Через катетер проводят световод лазера в центральную область полости. Воздействуют лазерным излучением длиной волны 1064 нм в постоянном режиме мощностью 10 Вт в течение 2 минут на внутреннюю поверхность полости биоткани. Результаты лазерного воздействия регистрируют тепловизером. На Фиг.3 представлена 2D термограмма равномерного распределения температуры в полости печени свиньи, имеющую сложную пространственную конфигурацию.

ПРИМЕР 2. Через ткань печени свиньи по катетеру в смоделированную полость вводят эмульсию интралипида в физиологическом растворе концентрацией 0,11 %. Через катетер проводят световод лазера в центральную область полости. Воздействуют лазерным излучением длиной волны 1064 нм в постоянном режиме мощностью 10 Вт в течение 2 минут на внутреннюю поверхность полости биоткани. Результаты лазерного воздействия регистрируют тепловизером. На Фиг. 4 представлена 2D термограмма направленного распределения температуры вперед в полости печени свиньи. Световод лазера введен справа.

ПРИМЕР 3. Через ткань печени свиньи по катетеру в смоделированную полость вводят эмульсию интралипида в физиологическом растворе концентрацией 0,36 %. Через катетер проводят световод лазера в центральную область полости. Воздействуют лазерным излучением длиной волны 1064 нм в постоянном режиме мощностью 10 Вт в течение 2 минут на внутреннюю поверхность полости биоткани. Результаты лазерного воздействия регистрируют тепловизером. На Фиг.5 представлена 2D термограмма направленного распределения температуры назад в полости печени свиньи. Световод лазера введен справа.

Как видно из описания и приведенных примеров, распределение лазерного излучения по внутренней поверхности полости биоткани, можно регулировать с помощью концентрации рассеивающей среды - эмульсии интралипида в физиологическом растворе.