Фотоматричное терапевтическое устройство для лечения протяженных патологий

 

Изобретение касается устройства для физиотерапевтического облучения светом пространственно протяженных патологий с помощью матрицы лазерных или светодиодных источников, размещаемых на поверхности подложки, форма которой подобна форме патологической зоны. Дополнительно устройство содержит фиксаторы и держатель для закрепления подложки относительно биообъекта. Предусмотрены дополнительные модули для регулировки температуры, давления, состава газа над областью патологии. В качестве источника излучения предлагается также использование химических реакций, сопровождающихся яркой люминесценцией продуктов реакции. Блок питания может быть автономным с внешним дистанционным питанием посредством импульсного магнитного поля. Предусмотрен дополнительный оптически прозрачный колпак для локализации патологии, а также рассеивающие излучение прокладки для более равномерного облучения биообъекта. Устройство позволяет повысить эффективность светотерапии для лечения различных протяженных по поверхности биообъекта патологий, включая дерматологию, косметологию, лечение травм, ушибов, отеков, варикозного расширения вен, терапию крови, лечение инфицированных процессов и т.д. 11 з. п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к физиотерапии, и касается терапевтического воздействия светом на организм человека в комбинации с другими видами энергии, включая магнитное поле, электростимуляцию, механотерапию, вакуум-терапию и т.п.

Известны устройства для светотерапевтического воздействия на различные области тела человека, состоящие из источника оптического излучения, например, в виде лазера или светодиода, соединенного с блоком питания и таймером [1] . Источники излучения или вмонтированы в выносные насадки, или соединены со световодами, через которые излучение направляется на биообъект. Недостатком подобных устройств является трудность равномерного облучения светом протяженных патологических зон на теле человека, особенно при сложной пространственной геометрии этих зон.

Наиболее близким по технической сущности является комбинированное терапевтическое устройство, состоящее из нескольких узкополосных источников с длинами волн излучения, лежащих в спектральном диапазоне от 0,25 мкм до 2 мкм. Это устройство в зависимости от метода лечения может быть дополнительно снабжено магнитными насадками, электростимуляторами, модулями механического массажа и т.п. [1]. Источники излучения работают как в непрерывном режиме, так и в импульсном в широком диапазоне частот и скважности. Источники излучения размещаются как правило в торцевой части выносных насадок, которые могут быть зафиксированы относительно корпуса блок-питания с помощью специальных держателей.

Недостатками прототипа являются: 1) невозможность облучения протяженных патологических зон при их расположении, например, по различные стороны биообъекта, что характерно, в частности, при ожогах или отеках, захватывающих все стороны конечностей; 2) трудность равномерного селективного облучения поверхности сложной геометрии, например, лица, верхней части головы, органов половой сферы и т.п. с одновременным исключением попадания излучения в соседние зоны; 3) отсутствие фиксации заданного расстояния между излучателями и биообъектом по всей протяженности патологической зоны, в частности, для избежания возможного касания излучателей с раневой, в частности ожоговой, поверхностью при непроизвольном движении пациента; 4) для случая комбинации с химиотерапией необходимость прерывать процесс облучения в процессе нанесения лекарственного препарата на область патологии; 5) для случая надкожного облучения (терапии) крови чрезмерная локальность и малая доза воздействия в расчете на весь объем крови.

Цель изобретения - исключение указанных недостатков, т.е. повышение эффективности светотерапии при лечении протяженных патологических зон сложной геометрии.

Поставленная цель достигается тем, что источники излучения различного спектрального диапазона, соединенные с блоками управления и питания, а также дополнительные физиотерапевтические модули (магнито-, электро- и др. видов терапии) размещены в подложке с формой рабочей поверхности, подобной форме пространственно протяженной патологической зоны, количество источников N, расстояние между ними d и интенсивность излучения I на поверхности биообъекта определяются из системы взаимосвязанных выражений: где W - мощность источника; α - половинный угол расходимости изучения, h - расстояние между поверхностями подложки и биообъекта; L₁, L₂ - поперечные размеры зоны патологии, измеренные по образующим; между поверхностями подложки и биообъекта введены фиксаторы, задающие расстояние h; поверхность подложки между источниками выполнена зеркальной; введен держатель для закрепления подложки относительно биообъекта; введены блок коммутации, соединенный с блоком управления и дополнительными физиотерапевтическими модулями, и датчики обратной биологической связи, соединенные с блоком коммутации, который обеспечивает переключение источников различного спектрального состава и дополнительных физиотерапевтических модулей по заданной программе.

Дополнительно подложка снабжена боковыми фланцами с упругими краями, прилегающими к поверхности биообъекта, для обеспечения герметического объема над областью патологии, а в саму подложку вмонтированы дополнительные модули, соединенные с соответствующими блоками управления для регулировки температуры, давления и газового состава над областью патологии, а также для подачи различных лекарственных и других веществ, например магнитных жидкостей, в том числе в виде аэрозолей.

Дополнительно между поверхностями подложки и биообъекта введен прозрачный для излучения колпак, прилегающий краями к поверхности биообъекта, в который вмонтированы дополнительные указанные выше модули.

Дополнительно между поверхностями подложки и биообъекта введена гибкая, эластичная прокладка, плотно охватывающая область патологии, пропитанная лекарственным препаратом и прозрачная для используемого излучения оптического диапазона.

Источники излучения могут быть выполнены в виде дистальных концов световодов, соединенных с соответствующими источниками излучения, в частности с лазерными, и вмонтированных в подложку, а между поверхностями подложки и биообъекта размещена повторяющая их форму полузеркальная диффузная прокладка.

Блоки управления и коммутации вместе с автономным блоком питания могут быть размещены непосредственно на подложке, причем блок питания может быть выполнен как одноразовым с использованием пакета миниатюрных батарей, так и многоразового действия за счет использования перезаряжаемых батарей. Предлагается также дистанционное питание за счет введения катушки индуктивности, соединенной с источниками излучения и дополнительными физиотерапевтическими модулями, в частности, с электродами электростимулятора, и внешнего источника импульсного электромагнитного поля с параметрами: длительность импульса 10^-6-10^-1 с, напряженность магнитного поля 10³-10 Тл, частота повторения 1-10³ Гц.

Источник оптического излучения может быть выполнен также в виде полости в подложке с оптическими окнами, заполненной химическими компонентами, излучение в которой формируется в ходе химической реакции между отдельными компонентами или в результате взаимодействия с ними излучения от первичных источников излучения, за счет различных физических эффектов, включая удвоение гармоник, комбинационное рассеяние или флюоресценцию.

Благодаря отмеченным отличительным признакам заявляемое устройство выгодно отличается от прототипа и впервые позволяет обеспечить эффективное лечение пространственно протяженных патологических зон, в том числе отеков, варикозного расширения вен, дерматологических заболеваний (псориаз и др.), протяженных инфицированных и воспалительных процессов (язв, гнойных ран и т. п.), обеспечивает эффективную светотерапию крови, терапию желтухи и т.п.

Наиболее существенным отличием является то, что форма подложки с излучателями или их пространственная геометрия повторяет форму облучаемой патологической зоны любой конфигурации и площади, что раньше не было достигнуто. Например, с помощью данного устройства можно облучать по заданному закону, определяемому пространственной ориентацией излучателей и их диаграммами направленности, в частности, равномерно всю поверхность лица, головы (косметология, дерматология), половых органов (лечение простатита, импотенции), локтевых и коленных суставов, женской груди, отдельных конечностей, включая ступни и пальцы руки, а также всего человека в целом. Источники излучения могут быть выполнены как в виде полупроводниковых лазеров малых размеров, так и сверхминиатюрных светодиодов, например, в виде монолитного чипа (на плоской или криволинейной подложке) в практически любом спектральном диапазоне от 0,25 мкм до 3 мкм или их комбинацией как по спектру, например, с использованием светодиодов с тремя длинами волн (синих, желтых, красных или инфракрасных), так и в виде отдельных чипов, соединенных гибкой связью. Многочисленные фундаментальные исследования показали, что биологическое действие лазерных источников и светодиодных с сравнительно узкой линией излучения до 15-20 нм практически одинаково, а ширина полосы поглощения основных компонентов биоструктур достаточно широка до 40-60 нм, что и позволяет использовать в фотомедицине нелазерные источники излучения. В качестве источника излучения требуемого спектрального диапазона предлагается использовать также излучение химиолюминесценции, возникающее в ходе химических реакций ряда компонент. Для случая лазеров относительно больших габаритов возможно использование и стандартной световодной доставки излучения к биообъекту. Однако для возможности облучения протяженных областей необходимо воспользоваться многоволоконной системой, на входе которой отдельные волокна соединены в один жгут, а на выходе пристыковываются в отдельные зоны подложки, причем для создания более равномерного облучения вводится диффузная полузеркальная (полупрозрачная) прокладка, которая обеспечивает требуемый эффект за счет переотражения и рассеяния излучения в этой прокладке. Минимальное количество источников излучения определяется из соотношений (1-3) исходя из условия минимального перекрытия световых зон от каждого источника на поверхности биообъекта. Для более полного использования излучения, в частности, отраженного от биообъекта, рабочая поверхность подложки выполняется зеркальной. Выгодным преимуществом предлагаемого изобретения является наличие фиксаторов, задающих среднее расстояние между поверхностями подложки и биообъекта, и держателя, закрепляющего подложку на теле пациента. В этом случае отпадает необходимость во время процедуры находиться пациенту в неподвижном состоянии, а также исключается возможность случайного касания источниками излучения язвы, гноящейся раны или ожога даже при малом расстоянии между поверхностями подложки и биообъекта при их сложной пространственной геометрии.

Как показывает анализ, различные методы физиотерапии выгодно дополняют друг друга и в комбинации могут дать ощутимый лечебный эффект. Это достоинство обеспечивается в предлагаемом изобретении, в частности, за счет использования кроме светотерапии также и электромагнитной терапии. Источники постоянного или импульсного магнитного поля размещаются в подложке или рядом с ней и воздействуют на биообъект последовательно или синхронно со световым облучением, что обеспечивает блок коммутации.

В предлагаемом устройстве предусмотрен канал обратной связи в виде различных биодатчиков (акустических, реографических, температурных и др.), регистрирующих соответствующие эффекты комбинированного воздействия на организм и управляющих через блок коммутации процессом лечения. В устройстве благодаря созданию герметичного объема над областью патологии заложена уникальная возможность изменения параметров окружающей среды, включая температуру, давления, состав газовой атмосферы и т.п. Например, возможно уменьшение концентрации кислорода за счет ввода какого-либо инертного газа для подавления инфекционных процессов. Имеется возможность периодической или постоянной подачи лекарств на поверхность раны одновременно с облучением, что позволяет реализовать, например, метод локальной фотодинамической терапии для лечения как онкологических, так и неонкологических заболеваний, в последнем случае за счет использования сопутствующего бактерицидного эффекта. Замкнутый герметичный объем может быть реализован также за счет экранирования зоны патологии путем размещения над ней прозрачного для излучения колпака, в котором можно создавать, например, разрежение воздуха, как это реализуется в вакуум-терапии. Одно из перспективных применений такой комбинированной фотовакуумной терапии заключается в лечении импотенции у мужчин. Предусмотрен также модуль для изменения температуры биообъекта для реализации, например, комбинированной фотогипертермии или фотокриотерапии.

Для реализации комбинированной фотомедикаментозной терапии помимо принудительной подачи лекарств в зону патологии весьма удобно размещение тонкой пропитанной лекарством, например фотосенсибилизатором (фотогеном или фотосенсом), повязки или марли непосредственно на поверхности биообъекта. Это важно для лечения различных онкологических и дерматологических заболеваний. Эта повязка, выполненная из тонкого эластичного материала, может плотно обжимать область патологии, например, конечность, что позволяет реализовать уникальный комбинированный метод фотомеханотерапии отеков. В случае использования сверхминиатюрных светодиодов с относительно малым энергопотреблением возможно использование автономного компактного блока питания, размещаемого непосредственно на подложке, например, в виде интегрального чипа или многослойных структур. Благодаря этому можно реализовать уникальный метод лечения, например, варикозного расширения вен с помощью компактного легкого устройства, закрепляемого непосредственно на ноге и позволяющего пациенту свободно передвигаться, например, в амбулаторных или домашних условиях под наблюдением врача. Таким образом, в целом, предлагается новейшее достаточно универсальное комбинированное фототерапевтическое устройство, которое за счет уникальных отличительных признаков позволяет существенно повысить эффективность светолечения целого ряда серьезных заболеваний, что ранее невозможно было реализовать.

Перечень фигур.

Фиг. 1. Общая схема устройства: 1 - источники излучения; 2 - блок управления; 3 - биообъект (нижняя часть ноги); 4 - дополнительный физиотерапевтический модуль; 5 - датчик обратной связи; 6 - блок коммутации; 7 - модули регулировки температуры, давления, состава газа и т.п.; 8 - блок управления модулями; 9 - подложка; 10 - фиксаторы (держатели); 11 - блок питания.

Фиг. 2. Примеры фотоматричных устройств для облучения различных органов: 1 - "лазерная" ("световая") маска для лица; 2 - излучатели; 3 - биообъект; 4 - лазерная (световая) шапка; 5 - световые (лазерные) наушники; 6 - фотоматричный облучатель полости рта; 7 - облучатель шеи ("лазерный ошейник"); 8 - облучатель груди ("лазерный бюстгальтер").

Фиг. 3. Матричный облучатель поверхности тела ("фотопластырь"): 1 - биообъект; 2 - бактерицидная прокладка; 3 - подложка; 4 - излучатели; 5 - фиксаторы; 6 - обычный пластырь.

Фиг. 4. Фотовакуумная терапия в урологии: 1 - колба из оптически прозрачного материала; 2 - биообъект (половой член); 3 - насос для разрежения газа; 4 - трубка; 5 - излучатели; 6 - подложка; 7 - фиксаторы.

Фиг. 5. Лазерная система для облучения протяженных зон: а) многоволоконная: 1 - световоды; 2 - лазер; 3 - подложка; 4 - биообъект; 5 - диффузная полузеркальная прокладка, б) одноволоконная: 1 - световод; 2 - диффузная полузеркальная прокладка; 3 - подложка.

Фиг. 6. Устройство для эндоскопического облучения трубчатых полостей: а) большого диаметра; б) малого диаметра
1 - прозрачная подложка; 2 - излучатели; 3 - биообъект.

Фиг. 7. Устройство для облучения руки:
а) ладони "лазерная (световая) перчатка"; б) локтевого сгиба
1 - биообъект; 2 - подложка; 3 - излучатели.

Фиг. 8. Облучение всего тела человека: световая (лазерная) ванна или душ:
а) в полуплоскости: 1 - биообъект; 2 - кушетка; 3 - подложки в виде "скафандра"; 4 - излучатели;
б) всего тела: 1 - биообъект; 2 - прозрачная кушетка; 3 - подложка в виде "скафандра" (поперечное сечение); 4 - излучатели.

Фиг. 9. Импульсные фотомагнитные системы с использованием соленоидов различной конфигурации:
а) на основе катушек Гельмгольца; б) отдельный элемент фотомагнитной системы; в) цилиндрической геометрии
1 - биообъект; 2 - соленоид; 3 - источники излучения; 4 - подложка.

Фиг. 10. Комбинированная эндоскопическая с дистанционным питанием:
1 - биообъект; 2 - капсула; 3 - электроды для электростимуляции; 4 - источники излучения; 5 - миниатюрная катушка индуктивности; 6 - корпус из магнитного материала с внешним инертным для биосреды покрытием; 7 - внешний постоянный магнит; 8 - внешний источник импульсного магнитного поля.

Фиг. 11. Комбинированная имплантируемая система с дистанционным питанием для:
а) фотодинамической терапии; б) электрооптической стимуляции слухового нерва
1 - биообъект; 2 - матрица комбинированных имплантируемых излучателей; 3 - источник внешнего "электромагнитного" питания.

Изображенное на фиг. 1 устройство работает следующим образом. Источники излучения в виде светодиодов 1 в заданном в блоке 2 временном режиме (импульсном или непрерывном) облучают биообъект в виде конечности ноги с целью лечения перелома, язв ступни или кожных дерматологий. Одновременно на биообъект 3 воздействуют, например, импульсным магнитным полем, управляемым с помощью блока 4 (соленоиды, расположенные вдоль биообъекта, не показаны). Для возможности синхронизации воздействия с биоритмами организма, в частности с пульсом, предусмотрен фотоплетизмографический биодатчик 5, с выхода которого биосигнал подается на блок коммутации 6. Одновременно с пульсом этот биосигнал несет информацию о кровенаполнении, что используется для управления процессом лечения. В частности, при достижении максимума кровотока и его последующего уменьшения процесс лечения прекращается. Дополнительные модули 7 вместе с блоками управления 8 служат для изменения состава газа и температуры в объеме над патологической зоной, ограничиваемой подложкой 9 и фланцами 10. Последние играют также роль фиксаторов, стабилизирующих расстояние между излучателями 1 и поверхностью биообъекта 3. Блок питания 11 служит для питания как излучателей, так и дополнительных физиотерапевтических модулей.

На фиг. 2 представлены возможные формы подложек для облучения различных органов человека. В частности, маска 1 с встроенными излучателями 2 повторяет форму биообъекта 3 (лица) и предназначена для косметологии в целях улучшения микроциркуляции и обменных процессов в коже, а также для разглаживания морщин. Подложка 4 в виде полусферы предназначена для облучения головы как в косметологических целях борьбы с облысением, так и активизации мозгового кровообращения при реабилитации больных с инсультом или церебральным параличом. Подложка 5 в виде наушников с встроенными излучателями предназначена для лечения ушных воспалительных заболеваний, отитов, невритов слухового нерва и т.п. Подложка 6, по форме напоминающая вставную челюсть, предназначена для облучения всей полости рта, включая и карманы около десен. Подложка 7, охватывающая часть шеи, предназначена для лечения остеохондрозов и невритов шейного нерва. Подложка 8, повторяющая форму женской груди, предназначена для лечения воспалительных процессов и фотодинамической терапии рака молочной железы.

На фиг. 3 изображена упрощенная конструкция "фотопластыря" в виде подложки, повторяющей по форме поверхность биообъекта 1 с раной или фурункулом. На рану накладывается тонкий бактерицидный пластырь или прокладка 2, пропитанная лекарством, в частности фотосенсом (или набором фотосенсибилизаторов), использующимся в фотодинамической терапии. Далее сверху накладывается подложка 3 в виде интегрального чипа с встроенными излучателями 4. Фиксаторы 5 в виде медицинской резины служат для стабилизации расстояния между излучателями, а обычный пластырь 6 служит для фиксации фотопластыря на биообъект.

На фиг. 4 изображено комбинированное устройство для реализации фотовакуумной терапии. В урологии при лечении импотенции уже давно используется метод вакуумной терапии, сущность которой заключается в наложении цилиндрической или конической колбы 1 на половой член 2 и поджатии ее к телу в паховой области. Затем с помощью насоса 3 в колбе через канал 4 создается разрежение, под влиянием которого начинается артериальный приток крови, а также удаление продуктов воспалительного процесса из ацинусных каналов. Дополнительно к этому для усиления микроциркуляции в капиллярах осуществляется облучение внешней поверхности биообъекта с помощью излучателей 5, встроенных в коническую подложку 6. Для удобства в схеме фотоматричной системы введены фиксаторы 7 в виде приклеенной к подложке и охватывающей ее медицинской резины.

На фиг. 5, а изображена матричная система, в которой источниками излучения являются дистальные концы световодов 1, объединенные на входе в единый жгут, торец которого освещается источником излучения 2. Концы световодов зафиксированы в подложке 3. Для создания более равномерного облучения биообъекта 4 введена дополнительная прокладка 5 с частично зеркальными поверхностями, в которых за счет переотражения излучение перераспределяется по поверхности объекта. Излучение через световод 1 (фиг. 5, б) помимо подложки 2 может непосредственно вводиться в диффузную частично зеркальную прокладку 3, в которой оно также перераспределяется и попадает на различные зоны биообъекта.

В случае необходимости облучения труднодоступных внутренних полостей, например прямой кишки, используется (фиг. 6, а) подложка 1 цилиндрической формы, в которой излучатели 2 располагаются на внешней поверхности подложки заподлицо с ней. При облучении полостей относительно малого диаметра, например уретры, источники излучения могут располагаться в центральной осевой части цилиндрической подложки, выполненной из оптически прозрачного материала (фиг. 6, б).

При лечении различных патологий ладони 1 (дерматологических, вывихи, переломы, отеки, порезы и т.п.) можно воспользоваться подложкой 2, повторяющей форму ладони и пальцев (фиг. 7, а). При этом излучатели 3 располагаются на внутренней поверхности подложки 2 в форме перчатки ("фотоперчатка"), охватывающей поверхность биообъекта 1. В подложку в виде монолитного чипа могут быть также встроены микроэлектростимуляторы для лечения неврологических заболеваний. При лечении травм локтевых или коленных сгибов (фиг. 7, б) подложка 2 выполняется в виде налокотника или наколенника, как это используется в спорте, на внутренней поверхности которых и располагаются излучатели 3. В последнем случае можно воспользоваться устройством, напоминающим рефлектор настольной лампы (пунктир, фиг. 7, б), на внутренней поверхности которой расположены источники.

При необходимости облучения всего тела 1 (фиг. 8, а) можно воспользоваться конструкцией подложки в виде помещаемых на кушетку 2 "скафандра" или "рыцарских доспехов" 3, внутренняя поверхность которого содержит множество соответствующих излучателей 4. Более простое решение заключается в использовании отдельных секций в виде полуцилиндров определенной геометрии с расположением излучателей на их внутренней поверхности. Эти полуцилиндры помещаются на обычную кушетку 2, на которой располагается человек 1. Подобные фотоматричные системы весьма перспективны для лечения обширных дерматологических патологий, например, ожогов или язв, надкожной терапии крови, лечения желтухи с использованием светодиодов синего диапазона для фоторазрушения билирубина в крови. При лечении инфекционных заболеваний у новорожденных матрицы синих светодиодов могут быть приложены к внешним прозрачным для излучения стенкам обычных инкубаторов. При необходимости облучения пациента одновременно со всех сторон, например, при ожоговых ранах или общей терапии крови (фиг. 8, б) пациент 1 помещается на прозрачную для излучения кушетку 2 или сетку типа гамака, которая в свою очередь вдвигается внутрь цилиндра 3, внутренняя поверхность которого с излучателями 4 повторяет форму человека.

На фиг. 9 изображены различные варианты комбинированной матричной фотомагнитной системы. В случае сложной поверхности 1 (фиг. 9, а) магнитные модули 2 вместе с отдельными излучателями 3, например, в виде катушек Гельмгольца (фиг. 9, б) располагаются над соответствующей зоной патологии, в частности над предстательной железой. Воздействие на нее осуществляется как с помощью матрицы инфракрасных светодиодов, так и с помощью импульсного магнитного поля, индуктируемого с помощью импульсного тока в отдельных соленоидах (фиг. 9, б), собранных в матрицу (фиг. 9, а). Для случая лечения конечностей 1 (фиг. 9, в) на область патологии воздействует магнитное поле, создаваемое в соленоидах 2, между которыми размещаются матрицы излучателей 3.

При эндоскопических применениях отдельные источники излучения располагаются не на внутренней поверхности подложки, как описано выше, а уже на внешней поверхности (фиг. 10). В биообъекте 1, в частности, в кишечном тракте располагается цилиндрическая капсула 2 с расположенными на внешней стороне электродами электростимулятора 3 и источниками излучения 4. Внутри капсулы встроена катушка индуктивности 5, корпус капсулы 6 выполнен из биологически инертного материала. С внешней стороны биообъекта на кожном покрове человека размещается постоянный магнит 7, с помощью которого возможно управление положением капсулы 2, в которую в этом случае встраиваются магнитные микромодули. Источник импульсного магнитного поля 8 служит для наведения электродвижущей силы в катушке 5 для питания электростимулятора и источник излучения во временном режиме, определяемом блоком 8. Принцип работы достаточно прост. Капсула размером 6x15 мм может быть проглочена пациентом и далее после прохождения желудка естественным путем зафиксирована в определенной зоне тонкой кишки, определяемой с помощью ультразвуковой диагностики. Далее включается блок 8 и по заданному режиму управляет комбинированным электрооптическим воздействием на стенки кишки. Капсула может заводиться также с ректальной стороны. Подобная микрокапсула может входить как отдельный микромодуль в состав эндоскопического микроробота. Отдельные источники излучения вместе с микрокатушками индуктивности, собранные в матрицу, позволяют облучать патологические зоны в отсутствие аккумуляторов и соответствующих электропроводов. Это позволяет помещать компактную фотоматрицу, например, под бинт или в ротовую полость.

На фиг. 11 представлены схемы имплантации предлагаемого устройства. В случае онкологической патологии внутренней локализации 1 матрица излучателей 2 имплантируется вблизи зоны патологии, а питание их осуществляется с помощью внешнего блока 3. Подобная схема перспективна для реализации фотодинамической терапии рака для тех случаев, когда излучение от обычных источников с помощью световодов невозможно подвести неинвазивно к области патологии для облучения онкообразований с содержащимися в них фотосенсибилизаторами. Например, это типично для рака молочной и щитовидной железы. Размеры излучателей вместе с индуктивностью могут быть не более ⊘ 3 мм (диаметр) x 1 мм (толщина), что вполне позволяет их имплантировать внутрь организма. На фиг. 11, б представлено размещение имплантируемых излучателей в различных зонах уха с целью комбинированной электростимуляции слухового нерва для лечения, в частности, отеков и невритов.

Пример конкретной реализации устройства. Для лечения отеков руки у женщин после операций по поводу рака молочной железы используется фотоматричное устройство в виде удлиненного цилиндра диаметром 200 мм и длиной 350 мм, выполненное из пластмассы и состоящее из двух половинок, которые могут раскрываться для удобства фиксации на руке пациентки. На внутренней поверхности цилиндра размещены светодиодные излучатели фирмы "Кирхбрайт" в количестве 240 штук со средним расстоянием между отдельными излучателями 30 мм. Длина волны излучения 0,67 мкм. Мощность каждого излучателя, работающего в непрерывном режиме, составляет 5 мВт, средняя плотность излучения на поверхности биообъекта достигает около 1 мВт/см². Светодиоды включены последовательно-параллельно. Питание осуществляется от сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц. На торцах фотоматричной системы размещены два резиновых кольца диаметром 5 см, соединенных с поверхностью цилиндра с тремя пружинами, размещенными друг относительно друга под углом 120^o. Рука пациента вводится последовательно в два резиновых кольца, и за счет пружин она фиксируется вблизи оси цилиндра. Общий вес цилиндра не превышает 1,5 кг, что позволяет находиться пациенту в вертикальном положении и легко выдерживать нагрузку от описанного устройства. Один сеанс облучения длится 30 минут. Всего процедур 10 в течение 10 дней.

Фотопластырь для облучения локтевого сгиба с травмой после удара. Форма матричного облучателя близка к полусфере с радиусом 50 мм. Длина волны светодиодов 0,66 мкм. Мощность излучения около 1 мВт. Количество светодиодов 88. Облучатель встроен в налокотник, используемый волейболистами, и фиксируется за счет эластичной материи. Питание автономное от двух батарей типа "Крона". Один сеанс светотерапии длится 15 минут. Всего сеансов шесть в течение одной недели.

Магнитолазерное устройство для лечения хронического простатита. В качестве источников излучения используются полупроводниковые лазеры на GaAs с длиной волны 0,89 мкм, пиковой мощностью 5 Вт, длительностью импульса 10^-7 с и частотой повторения 800 Гц. В простейшем случае возможно использование одного лазера, расположенного в центре соленоида, в виде катушки Гельмгольца диаметром 10 см. Такой модуль может использоваться и автономно, например, для лечения нервно-мышечных патологий и простатита. Для облучения внутренних органов в силу рассеяния энергии необходимо использовать 9 излучателей, один из которых располагается в центре и 8 равномерно по окружности. Величина индукции импульсного магнитного поля вблизи поверхности составляет около 1 Тл, длительность импульса ~1 мс. Соленоиды в количестве 6 штук равномерно размещаются по телу вокруг предстательной железы и фиксируются ремнем. Время одного сеанса 20 минут. Общее количество сеансов 6, назначаемых через день.

Устройство с дистанционным питанием. В качестве источника излучения используется компактный светодиод размером 3х3 мм (производство завода "Старт", Москва), длина волны 0,65 мкм, мощность 0,5 мВт, внутреннее сопротивление 150 Ом, ток питания 5 мА. Блок внешнего питания выполнен в виде плоского соленоида, формирующего импульсное магнитное поле напряженностью 0,4 Тл и длительностью 1 мс. В компактной катушке индуктивности такое поле наводит напряжение электродвижущая сила порядка 10 В, которое в замкнутой цепи с нагрузкой на светодиод обеспечивает протекание тока около 12 мА, что вполне достаточно для питания светодиодов. Светодиоды вместе с катушками индуктивности размером, ⊘ 3 мм (диаметр) х 5 мм (толщина) размещаются по поверхности матрицы, используемой для облучения ротовой полости (фиг. 2, поз. 6). Количество светодиодов 16. Область применения: лечение воспалительных процессов в полости рта.

В качестве источника излучения в предлагаемом изобретении могут использоваться практически многие источники, уже применяемые в фототерапии, например, различные типы лазеров, светодиоды, лампы накаливания со светофильтрами, люминесцентные лампы (неоновые, ксеноновые, ртутные и т.п.) и т. д. В последнем случае размеры газоразрядных элементов целесообразно минимизировать. В случае облучения биообъекта в форме, близкой к цилиндрической, например, конечностей, газоразрядные лампы могут быть выполнены в виде тонких цилиндров, равномерно расположенных вокруг конечностей с осями, параллельными усредненной оси конечности. Зеркальная поверхность подложки может охватывать эти источники, т.е. конструкция облучателя подобна конструкции источников накачки в лазерных системах за исключением лишь того, что в область, где размещался активный элемент, помещается конечность. Подложка может быть также составлена из жестких плоских сегментов, соединенных гибкой связью. В зависимости от медицинской задачи источники могут работать в различных режимах, спектральных диапазонах от 0,2 мкм до 3 мкм с различной степенью монохроматичности от 10^-3 нм до 10³ нм и мощностью от 0,1 мВт до 10 Вт.

Формула изобретения

1. Фотоматричное терапевтическое устройство, включающее в себя источники излучения оптического диапазона, соединенные с блоками управления и питания, а также дополнительные физиотерапевтические модули магнито- (постоянное и импульсное магнитное поле), электровакуум-, фотомедикоментозной терапии, криотерапии, фотогипертермии, отличающееся тем, что источники излучения вместе с дополнительными модулями размещены в подложке с формой рабочей поверхности, подобной форме пространственно протяженной патологической зоны, количество источников N, расстояние между ними d и интенсивность излучения I на поверхности биообъекта определяются из системы взаимосвязанных выражений

d ≅ 2htgα, (2)

где W - мощность источника;
α - половинный угол расходимости излучения;
h - расстояние между поверхностями подложки и биообъекта;
L₁L₂ - поперечные размеры зоны патологии, измеренные по образующим,
между поверхностями подложки и биообъекта введены фиксаторы, задающие расстояние h, поверхность подложки между источниками выполнена зеркальной, введен держатель для закрепления подложки относительно биообъекта, введен блок коммутации, соединенный с блоком управления и дополнительными физиотерапевтическими модулями, и датчики обратной биологической связи, соединенные с блоком коммутации, который обеспечивает переключение источников различного спектрального состава и дополнительных физиотерапевтических модулей по заданной программе, включая их последовательное или синхронное воздействие на биообъект.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде фланцев с упругими краями, прилегающими к поверхности биообъекта, для обеспечения герметичного объема над областью патологии, а в саму подложку вмонтированы дополнительные модули, соединенные с соответствующими блоками управления для регулирования температуры, давления и газового состава над областью патологии, а также для подачи различных лекарственных и других веществ, например магнитных жидкостей, в том числе в виде аэрозолей.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что между поверхностями подложки и биообъекта введен прозрачный для излучения колпак, прилегающий краями к поверхности биообъекта.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между поверхностями подложки и биообъекта введена гибкая эластичная прокладка, плотно охватывающая область патологии, пропитанная лекарственным препаратом и прозрачная для используемого оптического диапазона.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источники излучения выполнены в виде дистальных концов световодов, соединенных с соответствующими источниками излучения, в частности с лазерными, и вмонтированных в подложку, а между поверхностями подложки и биообъекта размещена повторяющая их форму полузеркальная диффузная прокладка.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блоки управления, коммутации и питания размещены непосредственно на подложке, причем блока питания выполнен автономным, включающим в себя миниатюрные аккумуляторы и катушку индуктивности, соединенные с источниками излучения и дополнительными физиотерапевтическими модулями, а с внешней стороны подложки размещен дистанционный источник импульсного электромагнитного поля с длительностью импульса в диапазоне 10^-6 - 10^-2 с, напряженностью магнитного поля 10^-3 - 10 Тл и частотой повторения 1 - 10^-3 Гц.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник оптического излучения выполнен в виде полостей в подложке с оптическими окнами, которые заполнены химическими компонентами, излучение в которых требуемого спектрального диапазона формируется в ходе их химических реакций или в результате взаимодействия с ними излучения от первичных источников излучения.

8. Устройство по п.3, отличающееся тем, что колпак выполнен в виде цилиндрической или конической колбы, наложенной на половой член и поджатой к телу в паховой области, соединенной через канал с насосом, создающим разряжение, причем излучатели встроены в подложку.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магнитные модули выполнены в виде соленоидов типа катушек Гельмгольца с импульсными токами и с отдельными излучателями в виде полупроводниковых лазеров, расположенных в центре, или расположенных в центре и равномерно по окружности, или в виде матрицы светодиодов, а также, при лечении конечностей в виде соленоидов, охватывающих конечность, между которыми размещаются матрицы излучателей.

10. Устройство по одному из пп.1 - 7, отличающееся тем, что подложка выполнена с одной из форм рабочей поверхности в виде полусферы, полуцилиндра, маски, повторяющей форму лица, в виде наушников со встроенными излучателями в виде вставной челюсти, в виде цилиндра с излучателями на внешней или внутренней поверхности или в центральной осевой части цилиндра, выполненного из оптически прозрачного материала, с формой, повторяющей форму ладоней и пальцев в виде налокотника или наколенника, в виде прозрачной для излучения кушетки или сетки типа гамака, вдвигаемых внутрь цилиндра с излучателями на его внутренней поверхности.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источников излучения могут использоваться лазеры, светодиоды, лампы различного типа (накаливания и газоразрядные) со светофильтрами в спектральном диапазоне от 0,25 до 2 - 3 мкм с различной степенью монохроматичности от 10^-3 до 10³ нм.

12. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно выполнено в виде бактерицидного фотопластыря, в котором лекарственным препаратом является фотосенсибилизатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11