Спосіб діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу та прилад, що його реалізує

Реферат: Спосіб діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу, при реалізації якого опромінюють окрему ділянку, що містить патологію або ушкодження, незмінним у часі потоком випромінювання інфрачервоного та червоного діапазону, і записують зображення, що утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням. Результати вимірювання показників спектрального складу на підставі розшифровки спектрограм визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, цукру, відповідно до величини яких діагностують стан, і після чого приймається рішення про тип впливу, формують діагноз та розраховують ступінь поляризації, інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі, а також склад, часове впровадження та дозу медикаментозного впливу за призначенням лікаря, подальшої профілактики або лікування, або відновлення функцій біотканини, після виконання яких повторюється діагностування та призначаються подальші фізіотерапевтичні впливи. UA 101068 C2 (12) UA 101068 C2 Прилад для реалізації способу за п. 1, що містить матриці світлодіодів інфрачервоного та червоного випромінювання, який додатково оснащено персональною електроннообчислювальною машиною (ПЕОМ), контролером, багатоканальним підсилювачем, матрицею приймачів інфрачервоного та червоного випромінювання з волоконно-оптичними каналами передачі зображення, які виконані як система розподілених по поверхні матриці однакових волоконно-оптичних каналів передачі зображення, та модифікованою кольоровою відеокамерою, зі складу якої вилучено фільтри. При цьому ПЕОМ з'єднано з контролером, який з'єднано з матрицями світлодіодів інфрачервоного та червоного випромінювання через багатоканальний підсилювач, а матриця приймачів інфрачервоного та червоного випромінювання з системою волоконно-оптичних каналів з'єднана з ПЕОМ через відеокамеру та контролер. UA 101068 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до медицини, зокрема фізіотерапії, хірургії та отоларингології, і стосується терапевтичного впливу світлом на патологічні ділянки тіла людини з метою діагностування, профілактики і лікування різних хвороб, що виникають унаслідок порушення мікро- і макроциркуляцій кровотоку та лімфотоку і відновлення функцій біотканини, або травматичних ушкоджень, що приводять до порушення мікро- і макроциркуляцій кровотоку та лімфотоку. Відомий спосіб світлотерапії, який засновано на опроміненні світлом патологічної зони на поверхні тіла людини з використанням як лазерних, так і інших джерел електромагнітного випромінювання оптичного діапазону [Илларионов В.Е., Основы лазерной терапии. - М.: Респект объединения Инотех-Прогресс, 1992. - С. 35, 92; Piller N.B., Thelander A. Treatment chronic postmastectomy lymphedema with low level laser therapy: a cost effective strategy to reduce severity and improve the quality of survival // Laser Therapy.-1995. -V. 7. - P. 163-168; Filler N.B., Thelander A. Treatment of chronic postmastectomy lymphedema with low level therapy: a 2,5 year follow-up // Lymphology.-1998. - V. 31. - P. 74-86]. Недоліком даного способу є відсутність здатності одночасно управляти випромінюванням за потужністю, часом та просторовим поширенням світлової хвилі, яка формується декількома випромінювачами. Відомі спосіб та апарат світлової терапії [Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. - М.: Респект объединения Инотех-Прогресс, 1992. - С. 71-80], джерелом випромінювання яких є лазери. Використання таких випромінювачів у поєднанні зі світловодами дає можливість підводити лазерне випромінювання до умовно недоступного патологічного вогнища, тобто застосовувати цей спосіб лікування в отоларингології та гінекології. Недоліками такого способу є: отримання лазерного випромінювання вузького діапазону (наприклад, зеленого) з вузьким діапазоном перестроювання по довжині хвилі (наприклад, від зеленого до жовтого), незначна площа опромінення навіть при використанні систем розфокусування, складна технічна реалізація способу, дорога вартість та необхідність у кваліфікованому обслуговуючому персоналі. Відомий технічно простіший, більш компактний та дешевший спосіб [Заявка RU № 93037852, кл. A61N 5/06, 1996] для терапії світловипромінюванням червоним світлом. Як випромінювачі використовуються світлодіоди, що генерують довжину хвилі 660 нм. Декілька випромінювачів зібрано в касету. Спосіб реалізується завдяки використанню двох окремих блоків - блока. живлення та блока випромінювачів. Блок випромінювачів складається з корпусу, касети світлодіодів та регульованих резисторів, приєднаних до кожного зі світлодіодів. Недоліком такого способу є обмежені терапевтичні можливості, зумовлені використанням випромінювачів однієї довжини хвилі, робота лише в постійному режимі з регулюванням випромінювання тільки за потужністю та відносна складність технічного рішення. Відомий більш досконалий спосіб світлолікування [Заявка RU № 92014529, кл. A61N 5/96, 1996] (прийнято за аналог), у якому випромінювачами є світлодіодні кристали червоної та інфрачервоної частин спектра. Спосіб реалізовано за допомогою оригінальних схемних рішень: поєднання однойменних виводів світлодіодних кристалів, використання ряду ланцюгів, які об'єднані з вільним виводом кристалів (число ланцюгів дорівнює кількості діодних кристалів, наприклад 15). До кожного ланцюга входять вимикач та перемінний резистор, які приєднані до блока живлення. Також пристрій має блоки керування частотою слідування імпульсів та блок керування часом впливу на біологічний об'єкт. Недоліком даного методу є незначна площа опромінення та управління випромінюванням лише за частотою імпульсів і потужністю імпульсу. У такому вигляді реалізація даного методу промислово неможлива, оскільки перелічені блоки керування недієздатні, бо розташовані послідовно з розриванням ланцюга, живлення кристалів. Пристрій є і комерційно непривабливим, оскільки вимагає використання як блока живлення шестивольтової батареї з великою електричною ємністю та робочим струмом до 2,5 А. Іншим недоліком реалізації методики є використання великої кількості перемінних резисторів, що збільшує вартість приладу та ускладнює монтаж і налагодження. Ще один недолік полягає у тому, що всі напівпровідникові кристали розташовані в одному корпусі (до 15 штук). При зовнішніх габаритах такого випромінювача (як зазначено, він не перевищує габаритів стандартного світлодіода і має 3 приблизний розмір - 130 мм ) це спричинить виділення в об'ємі корпусу близько 15 Вт теплової потужності. Звичайно, це може вивести з ладу випромінюючі кристали чи контакти до їх електричних виводів через перегрівання. Близьким за технічною суттю є спосіб світлолікування, що реалізовано в апараті, який складається з декількох випромінювачів, з'єднаних із блоком управління та блоком живлення [Патент РФ № 2090224, A61N 5/06, 1997]. Його прийнято за прототип. Цей спосіб базується на 1 UA 101068 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 одночасному опромінюванні біологічного об'єкта пучком світла від декількох дискретних. джерел, розташованих в одній площині протягом визначного проміжку часу. Реалізовано прилад як суцільний корпус, у якому розміщено безтрансформаторний блок живлення та матрицю світлодіодних випромінювачів, з'єднаних між собою послідовно. Таке з'єднання зумовлене вихідною напругою блока живлення і зменшенням кількості обмежувальних резисторів до одного. Основа корисної моделі - використання випромінювачів у червоній інфрачервоній частинах спектра. Недоліками даного способу є відсутність управління випромінюванням та використання безтрансформаторного блока живлення, що негативно позначається на потужності випромінювання. Крім того, має місце використання надслабких випромінювачів, потужності яких не вистачає для забезпечення необхідного терапевтичного впливу [Меняев Ю.А., Жаров В.П. Опыт разработки фотоматричной терапевтической аппаратуры // Медицинская техника.2006. - № 2. - С. 4]. Недоліком даного способу є відсутність попереднього діагностування за результатами об'єктивних показників, що допускають відмірювання і визначають стан біотканини, а також відсутність можливостей встановлювати та контролювати параметри процесу за рахунок вимірювання величини локальної інтенсивності та загальної дози опромінення з урахуванням концентрації кисню, оксиду вуглецю, цукру у крові у прилеглих шарах біотканини. Вирішення задач, спрямованих на усунення перелічених недоліків, є головною метою даного винаходу. Спосіб, що запропоновано як винахід, складається з таких етапів, які, у свою чергу, можуть бути поділені на ряд дій: - діагностування, для реалізації якого опромінюють окрему ділянку, що містить патологію або ушкодження, позмінним у часі потоком випромінювання інфрачервоного та червоного діапазону і записують зображення, що утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням, а за результатами вимірювання об'єктивних показників спектрального складу на підставі розшифровки спектрограм визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, цукру, відповідно до величини яких діагностують стан і після чого приймається рішення про тип впливу, формують діагноз та розраховують ступінь поляризації, інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі, а також склад, часове впровадження та дозу медикаментозного впливу за призначенням лікаря; - профілактика, під час якої опромінюють біотканину сформованими смугами інфрачервоного та червоного випромінювання, що утворюються на її поверхні у наслідок її нерівномірного опромінення (далі будуть називатись просто смугами) відповідно до призначення та визначених параметрів, що переміщуються вздовж біотканини у напрямі основного кровотоку із розрахованою швидкістю, величина якої лежить у діапазоні від співвимірюваної зі швидкістю нормального руху крові в цих шарах біотканини до більшої за неї у декілька разів; - лікування, під час якого опромінюють біотканину сформованими смугами інфрачервоного та червоного випромінювання відповідно до призначення та визначених параметрів, що переміщуються вздовж біотканини у напрямі основного кровотоку із розрахованою швидкістю, величина якої лежить у діапазоні від співвимірюваної зі швидкістю нормального руху крові в цих шарах біотканини до більшої за неї у декілька разів, у процесі якого за призначенням лікаря відповідно до складу відбувається медикаментозний вплив, склад, часове впровадження та доза якого теж визначається лікарем; - відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу, при реалізації якої опромінюють біотканину сформованими смугами інфрачервоного та червоного випромінювання відповідно до призначення та визначених параметрів фізіотерапевтичного та медикаментозного впливу, визначених за результатами діагностування; повторно діагностування для; реалізації якого знову опромінюють окрему ділянку, що містить патологію або ушкодження, незмінним у часі потоком випромінювання інфрачервоного та червоного діапазону і записують зображення, що утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням, а за результатами вимірювання об'єктивних показників спектрального складу на підставі розшифровки спектрограм визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, цукру, відповідно до величини яких діагностують стан і після чого відповідно до динаміки змін розраховують інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі для повторного впливу; - повторний вплив, під час; якого опромінюють біотканину сформованими смугами інфрачервоного та червоного випромінювання відповідно до призначення та визначених параметрів, що переміщуються вздовж біотканини в напрямку основного кровотоку із розрахованою швидкістю, величина якої лежить у діапазоні від співвимірюваної зі швидкістю 2 UA 101068 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нормального руху крові в цих шарах біотканини до більшої за неї у декілька разів, як це попередньо визначено в ході повторного діагностування; - повторяє діагностування, для реалізації якого знову опромінюють окрему ділянку, що містить патологію, або ушкодження незмінним у часі потоком випромінювання інфрачервоного та червоного діапазону і записують зображення, що утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням, а за результатами вимірювання об'єктивних показників спектрального складу на підставі розшифровки спектрограм визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, цукру, відповідно до величини яких діагностують стан і після чого, згідно з динамікою змін, розраховують інтенсивність та визначають дозу та швидкість переміщення хвилі для повторного впливу, або приймають рішення про припинення впливу та час, через який необхідно провести нове діагностування. Прилад, що реалізує спосіб діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу з метою підвищення дієвості та розширення функціональних можливостей забезпечує технічний результат фіксує утворене зображення, аналізує його спектральний склад, визначає концентрацію кисню, оксиду вуглецю, синглетного кисню, закису водню, цукру в крові, відповідно до величини яких діагностують стан і вибирають профілактику або лікування, або відновлення функцій ушкодженої біотканини, розраховують інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі утвореної смугами та забезпечує, досягнення і контроль дотримання у процесі роботи. До складу приладу, що реалізує спосіб діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу включені шість блоків, на які умовно можливо поділити прилад у цілому. Блок-схема зображена на кресленні, де позначено 1 - персональна електронно-обчислювальна машина (ПЕОМ), 2 - контролер, 3 - багатоканальний підсилювач сигналів, 4 - матриця інфрачервоних, а 5 - матриця червоних джерел випромінювання, 6 - матриця приймачів інфрачервоного та червоного випромінювання, 7, 8, 9 канали зв'язку між блоками. Контролер 2 повинен містити цифрові виходи, кількість яких дозволяє комутувати не менш ніж 64 джерела випромінювання та обробляти утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням матриць випромінювачів 4 та 5 і зібране матрицею 6. Остання може бути виконана як система розподілених по поверхні матриці однакових волоконнооптичних каналів передачі зображення, з яких зібрано та передано на чутливий елемент матриці, наприклад, кольорової відеокамери (на кресленні не показана), зі складу якої вилучено фільтри, або єдиної камери, оптичні властивості якої дозволяють захопить поверхню, більшу за розміри матриць 4 та 5, але із складу якої вилучено теж фільтри для зменшення спектральних спотворень. Прилад працює наступним чином. ПЕОМ 1 після запуску управляючої інтерактивної програми передає управляючий сигнал та запускає програму діагностики, що записана в пам'яті контролера 2, відповідно до якої формуються постійні в часі сигнали, що передаються по каналах 7 до підсилювача 3, де останні підсилюються до необхідних значень потужності, після чого вони відповідно через канали 8 та 9 передаються до матриць випромінювачів 4 та 5. Зображення, утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням, через канал 10 передається до контролера 2. Після чого на матриці 4 та 5 подача сигналів припиняється, а випромінювання фонове знімається матрицею 6 та передається крізь канали 10 до контролера 2 для подальшої обробки з метою усунення фонових викривлень. Після визначення діагнозу та характеру впливу управляюча програма знов передає відповідний управляючий сигнал та запускає відповідну програму профілактики або лікування, або відновлення. Величина сигналів, керуючих матрицями 4 та 5, їх часовий розподіл задається ПЕОМ 1 та підсилюється підсилювачем 3. Після вичерпання програми знов проводиться програма діагностування, відповідно до якої формуються постійні в часі сигнали, що передаються по каналам 7 до підсилювача 3, де останні підсилюються до необхідних значень потужності, після чого вони відповідно через канали 8 та 9 передаються до матриць випромінювачів 4 та 5. Зображення, утворене відбитим та розсіяним у біотканині випромінюванням, через канал 10 передається до контролера 2. Після чого на матриці 4 та 5 подача сигналів припиняється, а випромінювання фонове знімає матриця 6 та передає крізь канали 10 до контролера 2 для подальшої обробки з метою усунення фонових викривлень. За результатами відповідно до динаміки змін рекомендується нова програма впливу, параметри якої подаються до контролера 2. Таким чином, процес повторюється за порядком, встановленим способом діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу. 3 UA 101068 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 1. Спосіб діагностування, профілактики, лікування та відновлення функцій біотканини за дозованою величиною впливу, при реалізації якого опромінюють окрему ділянку, що містить патологію або ушкодження, незмінним у часі потоком випромінення інфрачервоного та червоного діапазону, який відрізняється тим, що записують зображення, яке утворене відбитим та розсіяним у біотканині випроміненням, аналізують його спектральний склад, визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, синглетного кисню, закису водню, цукру в крові, відповідно до величини яких діагностують стан і вибирають профілактику або лікування, або відновлення функцій ушкодженої біотканини, розраховують інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі, утвореної смугами, що утворюються на її поверхні унаслідок нерівномірного опромінення, а після чого опромінюють біотканину сформованими за величиною інтенсивності та її розподілом у просторі смугами інфрачервоного та червоного випромінення, які утворюються на її поверхні унаслідок її нерівномірного опромінення, що переміщується вздовж біотканини в напрямку основного кровотоку із розрахованою швидкістю переміщення хвилі, після чого знову опромінюють незмінним у часі потоком випромінення інфрачервоного та червоного діапазону, записують зображення, що утворене відбитим та розсіяним у біотканині випроміненням, за результатами аналізу спектрального складу якого визначають концентрацію кисню, оксиду вуглецю, синглетного кисню, закису водню, цукру, відповідно до величини яких розраховують інтенсивність та визначають дозу і швидкість переміщення хвилі, а після чого опромінюють біотканину сформованими смугами інфрачервоного та червоного випромінення; кількість таких опромінень та загальну дозу визначають із діагнозу та призначеної лікарем дії профілактики, лікування або відновлення функцій біотканини. 2. Прилад для реалізації способу за п. 1, що містить матриці світлодіодів інфрачервоного та червоного випромінювання, який відрізняється тим, що його додатково оснащено персональною електронно-обчислювальною машиною (ПЕОМ), контролером, багатоканальним підсилювачем, матрицею приймачів інфрачервоного та червоного випромінювання з волоконнооптичними каналами передачі зображення, які виконані як система розподілених по поверхні матриці однакових волоконно-оптичних каналів передачі зображення, та модифікованою кольоровою відеокамерою, зі складу якої вилучено фільтри, при цьому ПЕОМ з'єднано з контролером, який з'єднано з матрицями світлодіодів інфрачервоного та червоного випромінювання через багатоканальний підсилювач, а матриця приймачів інфрачервоного та червоного випромінювання з системою волоконно-оптичних каналів з'єднана з ПЕОМ через відеокамеру та контролер. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4