Результат интеллектуальной деятельности: Автоматизированный лазерный комплекс для диагностики и лечения заболеваний методом фотодинамической терапии в онкологии

Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к лазерной аппаратуре для осуществления диагностики и фотодинамической терапии злокачественных опухолей и других новообразований.

Из предшествующего уровня техники известно многоволновое лазерное устройство для фотодинамической диагностики и терапии, включающее в себя: источник света импульсного лазера, в том числе лазерный генераторов, способный излучать лазерный свет и имеющий пиковую длину волны 395-415 нм, и лазерный луч, имеющий пиковую длину волны 625-645 нм, генератор импульсов пульсирующего лазерного луча; оптическую систему световодов ведущих множество частей лазерного луча в одной части; и волоконно-оптический кабель, способный облучать объект, с лазерным светом (JP 2012232014 (А) 29.11.2012).

Известно устройство для люминесцентной диагностики и фотодинамической терапии фотосенсибилизированных патологических участков, содержащее диагностико-дозирующий модуль и модуль облучения. Диагностико-дозирующий модуль включает соединенные последовательно блок люминесцентного определения топологии патологии, блок кадровой памяти, блок формирования топологии воздействия и систему отображения информации о топологии патологии и воздействия. Модуль облучения включает источник лазерного излучения с управляемым пространственно-временным распределением, блок управления пространственно-временным распределением лазерного излучения, вход которого соединен с выходом блока формирования топологии воздействия диагностико-дозирующего модуля, и оптическую систему переноса этого излучения на патологический участок (SU 1547097 26.07.90). В частности, в описанном устройстве блок определения топологии патологии представляет собой высокояркостный электронно-лучевой прибор с блоками питания электродов, системами фокусировки и отклонения электронного пучка, приемной оптической системой, монохроматором, фотоприемником и усилителем, а источник лазерного излучения с управляемым пространственно-временным распределением включает в себя лазерный электронно-лучевой прибор (ЛЭЛП), длины волн излучения которого лежат в спектральном диапазоне поглощения фотосенсибилизатора, с системами модуляции тока возбуждающего электронного пучка, его фокусировки и отклонения, блоками питания электродов ЛЭЛП, усилителем модулирующего сигнала, соединенным с системой модуляции тока возбуждающего электронного пучка ЛЭЛП. Модуль облучения известного устройства облучает патологический участок с распределением мощности и дозы излучения модуля в соответствии с распределением топологии люминесценции опухолетропного фотосенсибилизатора и оказывает преимущественное терапевтическое воздействие именно на зону опухолевого поражения.

Также известно устройство для люминисцентной диагностики и фотодинамической терапии. Устройство содержит диагностико-дозирующий модуль с блоком определения топологии патологии, блоком кадровой памяти, блоком формирования топологии воздействия и системой отображения информации о топологии патологии и воздействия и модуль облучения с источником лазерного излучения, блоком управления пространственно-временным распределением лазерного излучения и оптической системой переноса излучения на облучаемый патологический участок. Дианостико-дозирующий модуль дополнительно содержит блок выбора режима работы, блок управления режимом диагностики, управляемый электронный коммутатор. Блок определения топологии патологии содержит высокочувствительную видеокамеру со спектрально-селективной оптической системой и имеет спектральное окно прозрачности в спектральном диапазоне люминесценции фотосенсибилизатора (RU 2221605 С2 20.01.2004).

Недостатками известных устройств являются:

- высокая стоимость производства оборудования;

- большой вес конструкции;

- использование высокого напряжения;

- присуствие рентгеновского излучения из-за применения в конструкции высокого напряжения;

- использование жидкого азота в качестве хладагента для охлаждения излучателя установки;

- использование трансформаторного масла для изоляции от высоковольтных пробоев элементов конструкции и охлаждения;

- большой вес и габариты устройства.

Так, для формирования топологии распределения мощности излучения модуля облучения в соответствии с распределением топологии флуоресценции, вызываемой излучением диагностико-дозирующего модуля, необходимо облучать патологический участок излучением обоих модулей (и диагностико-дозирующего модуля, и модуля облучения), совмещая поля излучения модулей с высокой точностью. Неизбежные отличия в положениях обоих модулей по отношению к облучаемому участку, а также в свойствах оптических систем переноса их излучения и целом ряде других факторов приводят к тому, что точность дозирования воздействия по патологическому участку существенно снижается. Кроме того, наличие двух излучателей, требующих, как правило, наличия целого ряда специальных источников питания, приводит к усложнению и удорожанию всего устройства в целом.

Наряду с вышесказанным, недостатками известных устройств для лазерной диагностики и фотодинамической терапии, является не высокая точность определения локализации патологического очага и его и границы воздействия на него.

Задача изобретения направлена на устранение вышеуказанных недостатков известных ранее устройств.

Технический результат заявленного комплекса заключается в снижении стоимости оборудования, упрощении конструкции комплекса, не используется высокое напряжение, а также предлагаемое изобретение повышает точность как определения границ патологического очага, так и повышения точности воздействия на патологический очаг при осуществлении лечения за счет использования микрозеркальной DLP матрицы, а также предотвращение смещения воздействующего луча на патологический очаг за счет совмещения режимов работ комплекса: 1 секунда - диагностический режим (работа излучателя 405 нм и видеокамеры) и 30 секунд - терапевтический режим (работа лазера 660 нм и микрозеркальной матрицы).

Заявленный технический результат реализуется за счет того, что лазерный комплекс включает (см. фиг. 1) компьютерный блок управления (1), который связан с диагностическим излучателем, с длиной волны излучения 405 нм (2), видеокамерой с интерференционным светофильтром (3), с лазером с длиной волны 660 нм (4), микрозеркальной DLP матрицей (5) и блоком фокусировки (6).

Под рабочую зону комплекса помещают пациента, которому предварительно вводят фотосенсибилизатор. Затем диагностическим излучателем с длиной волны излучения 405 нм на кожном покрове пациента формируют равномерное световое пятно. Попавшая в зону облучения опухоль, накопившая фотосенсибилизатор, начинает флуорисцировать, излучая свет в области 669 нм. Данное излучение флуорисценции регистрируется видеокамерой, перед которой установлен интерференционный светофильтр, отрезающий диагностическое излучение (405 нм), возбуждающее флуорисценцию, после чего принятый видеокамерой видеосигнал передается компьютерному блоку управления, который запоминает и обрабатывает поступившую информацию, расчитывает необходимые параметры проведения сеанса ФДТ. Затем компьютерный блок управления отправляет управляющий сигнал на микрозеркальную DLP матрицу, которая своими микрозеркалами формирует изображение, соответствующее конфигурации и расположению флуорисцирующего опухолевого очага. При этом изучение диагностического излучателя (405 нм) на момент терапевтического облучения опухолевого очага выключается, после чего компьютерный блок управления включает на необходимое время и на необходимую мощность лазер (660 нм). Излучение этого лазера, отразившись от микрозеркальной DLP матрицы, имеет точную конфигурацию опухолевого очага. Далее микрозеркалами DLP матрицы лазерное излучение, имеющее точную конфигурацию опухолевого очага, блоком фокусировки точно проецируется на флуорисцирующий опухолевый очаг. Таким образом, происходит терапевтическое облучение опухолевого очага. В целях предотвращения смещения облучаемой опухоли из-за движения пациента диагностический и терапевтический режимы работы комплекса чередуются попеременно: 1 секунда – диагностический режим (работа излучателя 405 нм и видеокамеры), 30 секунд - терапевтический режим (работа лазера 660 нм и микрозеркальной матрицы). Таким образом, заявленный комплекс рассчитан для работы в полностью автоматическом режиме. Медицинским персоналом задается только доза облучения в джоулях. Но при необходимости возможна корректировка параметров работы комплекса в ручном режиме. Кроме того, предусмотрена возможность электронного ведения протокола сеанса ФДТ и видеозапись и фотофиксация опухолевого очага до, во время диагностики и во время лечения, а также ведение протокола сеанса ФДТ в электронном виде.