RU2228209C2 - Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy - Google Patents
Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228209C2 RU2228209C2 RU2002115213/14A RU2002115213A RU2228209C2 RU 2228209 C2 RU2228209 C2 RU 2228209C2 RU 2002115213/14 A RU2002115213/14 A RU 2002115213/14A RU 2002115213 A RU2002115213 A RU 2002115213A RU 2228209 C2 RU2228209 C2 RU 2228209C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epidermis
- absorbed dose
- coefficient
- dose
- biological tissue
- Prior art date
Links
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002647 laser therapy Methods 0.000 title claims description 10
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims abstract description 40
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 claims abstract description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 9
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к методам контроля физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным импульсным излучением на внутренние ткани биологического объекта для терапии внутренних органов при лечении различных заболеваний.The invention relates to medical equipment, namely to methods for controlling the physiotherapeutic effect of infrared laser pulsed radiation on the internal tissues of a biological object for the treatment of internal organs in the treatment of various diseases.
Известен способ контроля лазерного излучения на основе метода импульсной фототермической радиометрии биотканей (В.П. Жаров, В.И. Лощилов, Г.П. Чеботарева. Контроль лазерного воздействия на основе метода импульсной фототермической радиометрии биотканей // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции "Тепловизионная медицинская аппаратура и практика ее применения" - Л., 1988. - с.152-153), заключающийся в регистрации неравновесного теплового излучения, вызываемого лазерным облучением биоткани, и определении коэффициента поглощения биотканью лазерной энергии.A known method of monitoring laser radiation based on the method of pulsed photothermal radiometry of biological tissues (V.P. Zharov, V.I. Loshchilov, G.P. Chebotareva. Control of laser radiation based on the method of pulsed photothermal radiometry of biological tissues // Abstracts of the IV All-Union Conference "Thermal Imaging medical equipment and the practice of its use "- L., 1988. - p.152-153), which consists in recording nonequilibrium thermal radiation caused by laser irradiation of biological tissue, and determining the absorption coefficient of biological tissue by laser th energy.
Недостатками данного способа контроля являются использование дорогостоящего тепловизионного оборудования и недостаточная точность определения поглощенной дозы при терапии внутренних органов.The disadvantages of this method of control are the use of expensive thermal imaging equipment and the lack of accuracy in determining the absorbed dose in the treatment of internal organs.
Известен аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии (патент RU №2143293, А 61 N 5/06, 1999 г.), в котором реализован биофотометрический метод контроля поглощенной дозы, заключающийся в том, что регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу.A known device for diagnostics and magnetic laser therapy (patent RU No. 2143293, A 61 N 5/06, 1999), which implements a biophotometric method for controlling the absorbed dose, which consists in recording the reflected part of the energy from the biological tissue, calculating the reflection coefficient and the absorbed dose is calculated from the obtained reflection coefficient value and the falling dose value.
Недостатком данного способа контроля, применяемого в приведенном аппарате, является низкая точность контроля поглощенной дозы при терапии внутренних органов вследствие того, что не учитываются потери энергии на локальный нагрев эпидермиса.The disadvantage of this control method used in the above apparatus is the low accuracy of the control of the absorbed dose in the treatment of internal organs due to the fact that energy losses due to local heating of the epidermis are not taken into account.
Решаемая задача - повышение точности контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.The task at hand is to increase the accuracy of control of the absorbed dose in low-intensity laser therapy of internal organs.
Для этого регистрируют отраженную часть энергии от биоткани, вычисляют коэффициент отражения и по полученному значению коэффициента отражения и значению падающей дозы вычисляют поглощенную дозу, при этом, энергию, затраченную на локальный нагрев эпидермиса, регистрируют с помощью контактного измерения максимальных температур нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями с учетом коэффициента отражения биоткани и коэффициента теплового поглощения эпидермиса, а затем определяют поглощенную дозу внутренними тканями по выражениюTo do this, the reflected part of the energy from the biological tissue is recorded, the reflection coefficient is calculated, and the absorbed dose is calculated from the obtained reflection coefficient and the falling dose value, while the energy spent on local heating of the epidermis is recorded by contact measurement of the maximum epidermal heating temperatures by temperature sensors in two points outside the light spot, calculate the absorption coefficient of laser radiation by internal tissues, taking into account the reflection coefficient of biological tissue and the coefficient thermal absorption of the epidermis, and then determine the absorbed dose of internal tissues by the expression
где Dпогл - поглощенная доза лазерной энергии внутренними тканями;where D sw - absorbed dose of laser energy by internal tissues;
Dпaд - падающая доза лазерной энергии;D pad - a falling dose of laser energy;
[1-(ρ+ξ)] - коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями;[1- (ρ + ξ)] is the absorption coefficient of laser radiation by internal tissues;
ρ - коэффициент отражения биоткани;ρ is the reflection coefficient of biological tissue;
ξ - коэффициент теплового поглощения эпидермиса.ξ is the coefficient of thermal absorption of the epidermis.
Суть предлагаемого способа контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии заключается в следующем.The essence of the proposed method for controlling the absorbed dose in low-intensity laser therapy is as follows.
Во время процедуры лазерной терапии внутренних органов регистрируют отраженную часть лазерной энергии от биоткани, производят контактное измерение максимальных температур нагрева эпидермиса датчиками температуры в двух точках вне светового пятна, лежащих на продолжении прямой с центром светового пятна, и определяют градиент температуры на границе светового пятна и окружающих тканей из уравнения теплового баланса эпидермиса в статическом режиме:During the procedure of laser therapy of internal organs, the reflected part of the laser energy from biological tissue is recorded, the maximum temperature of the epidermis is heated by the temperature sensors at two points outside the light spot, lying on the extension of the line with the center of the light spot, and the temperature gradient is determined at the border of the light spot and the surrounding tissues from the equation of the heat balance of the epidermis in static mode:
где Θ - максимальная температура нагрева эпидермиса на расстоянии r от центра светового пятна;where Θ is the maximum heating temperature of the epidermis at a distance r from the center of the light spot;
kв - коэффициент теплоотдачи эпидермис-воздух;k in - heat transfer coefficient of the epidermis-air;
km - коэффициент теплоотдачи эпидермис-внутренние слои биоткани;k m - heat transfer coefficient of the epidermis-inner layers of biological tissue;
kmn - коэффициент теплопроводности эпидермиса;k mn is the coefficient of thermal conductivity of the epidermis;
h - толщина эпидермиса;h is the thickness of the epidermis;
Θв и Θт - температура окружающего воздуха и внутренних слоев биоткани соответственно.Θ c and Θ t are the temperature of the surrounding air and the inner layers of the biological tissue, respectively.
Затем рассчитывают мощность РТ, расходуемую на нагрев эпидермиса, по следующему выражению:Then calculate the power P T spent on heating the epidermis, according to the following expression:
где R - радиус светового пятна;where R is the radius of the light spot;
Вычисляют коэффициент теплового поглощения эпидермиса ξ из следующего выражения:The coefficient of thermal absorption of the epidermis ξ is calculated from the following expression:
где Рпад - падающая средняя мощность лазерного излучения, задаваемая при воздействии;where P pad is the incident average laser power set during exposure;
Poтр - отраженная средняя мощность, определяемая по выражению:P Otr - reflected average power, determined by the expression:
где ρ - коэффициент отражения биоткани.where ρ is the reflection coefficient of biological tissue.
А затем коэффициент поглощения лазерного излучения внутренними тканями к определяют из следующего выражения:And then the absorption coefficient of laser radiation by internal tissues k is determined from the following expression:
По полученному коэффициенту поглощения лазерного излучения внутренними тканями к и известной падающей дозе Dпад рассчитывают поглощенную дозу внутренними тканями при лазерной терапии внутренних органов по выражению:According to the obtained absorption coefficient of laser radiation by internal tissues to and the known incident dose D pad, the absorbed dose by internal tissues during laser therapy of internal organs is calculated by the expression:
Падающую дозу лазерной энергии согласно выбранным параметрам воздействия определяют из следующего выражения:The falling dose of laser energy according to the selected exposure parameters is determined from the following expression:
где S - площадь облучаемого участка биоткани;where S is the area of the irradiated area of the biological tissue;
t - экспозиция (время воздействия).t - exposure (exposure time).
Пример реализации предлагаемого способа контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.An example of the implementation of the proposed method for controlling the absorbed dose in low-intensity laser therapy of internal organs.
Падающую дозу лазерной энергии определяют по параметрам воздействия в используемом лазерном терапевтическом аппарате МИЛТА-Ф, а именно, падающей средней мощности Рпад=8,1 мВт, экспозиции t=5 мин и площади облучения биоткани S=4,5 см2. Коэффициент отражения биоткани измеряют с помощью биофотометра, входящего в состав используемого аппарата. Измеряют максимальные температуры нагрева эпидермиса в двух точках вне светового пятна датчиками температуры DS1820 и вычисляют градиент температуры 
Результаты вычисления поглощенных доз предложенным способом при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов для трех пациентов по сравнению с прототипом представлены в таблице.The results of calculating the absorbed doses of the proposed method for low-intensity laser therapy of internal organs for three patients in comparison with the prototype are presented in the table.
Таким образом, с помощью измерения коэффициента отражения лазерной энергии от биоткани и регистрации энергии, затраченной на локальный нагрев эпидермиса, контактным измерением максимальных температур нагрева эпидермиса в двух точках вне светового пятна, рассчитывают коэффициент поглощения и поглощенную дозу лазерной энергии внутренними тканями и, тем самым, учитывают не только оптические, но и теплофизические свойства биоткани, а значит, повышают точность контроля поглощенной дозы внутренними тканями при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов.Thus, by measuring the reflection coefficient of laser energy from biological tissue and recording the energy spent on local heating of the epidermis, by contact measurement of the maximum heating temperatures of the epidermis at two points outside the light spot, the absorption coefficient and absorbed dose of laser energy by internal tissues are calculated and, therefore, take into account not only the optical, but also the thermophysical properties of the biological tissue, which means they increase the accuracy of the control of the absorbed dose by internal tissues with low-intensity laser Therapy of internal organs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115213/14A RU2228209C2 (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115213/14A RU2228209C2 (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002115213A RU2002115213A (en) | 2003-12-27 |
| RU2228209C2 true RU2228209C2 (en) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002115213/14A RU2228209C2 (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2228209C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043127C1 (en) * | 1992-04-09 | 1995-09-10 | Оренбургский Государственный Медицинский Институт | Method for selecting the mode of magnetic and laser treatment in cases of purulent inflammation diseases |
| WO1999052597A1 (en) * | 1998-04-10 | 1999-10-21 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Photomatrix device |
-
2002
- 2002-06-06 RU RU2002115213/14A patent/RU2228209C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043127C1 (en) * | 1992-04-09 | 1995-09-10 | Оренбургский Государственный Медицинский Институт | Method for selecting the mode of magnetic and laser treatment in cases of purulent inflammation diseases |
| WO1999052597A1 (en) * | 1998-04-10 | 1999-10-21 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Photomatrix device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6381488B1 (en) | Method and apparatus to measure the depth of skin burns | |
| JP7618125B2 (en) | Method and apparatus for optimizing selective photothermolysis | |
| JP7185783B2 (en) | Equipment for treating skin diseases | |
| KR20140096267A (en) | A safe skin treatment apparatus for personal use and method for its use | |
| Bornmyr et al. | Skin temperature changes and changes in skin blood flow monitored with laser Doppler flowmetry and imaging: a methodological study in normal humans | |
| JP2013244122A (en) | Spectroscopic measurement device | |
| US20130172741A1 (en) | Analysis apparatus and analysis method | |
| Alayat et al. | Changes in local skin temperature after the application of a pulsed Nd: YAG laser to healthy subjects: a prospective crossover controlled trial | |
| Raymond et al. | HIFU-induced changes in optical scattering and absorption of tissue over nine orders of thermal dose | |
| Milne et al. | Development of stereotactically guided laser interstitial thermotherapy of breast cancer: In situ measurement and analysis of the temperature field in ex vivo and in vivo adipose tissue | |
| JP2016123520A (en) | Treatment device | |
| Jiang et al. | Dynamic modeling of photothermal interactions for laser-induced interstitial thermotherapy: parameter sensitivity analysis | |
| RU2228209C2 (en) | Method for controlling absorbed dose in carrying out low intensity laser therapy | |
| Eames et al. | Low-COST THERMOCHROMIC quality assurance phantom for therapeutic ultrasound devices: A proof of concept | |
| CN113598943A (en) | Surgical instrument and measurement method | |
| Paasch et al. | Heat profiles of laser-irradiated nails | |
| RU2214844C1 (en) | Device for applying laser therapy | |
| Dunaev | Method and installation used for testing of the absorbed dose of radiation during low-level laser therapy | |
| Li et al. | Interstitial photoacoustic technique and computational simulation for temperature distribution and tissue optical properties in interstitial laser photothermal interaction | |
| Nguyen et al. | Histological and clinical dose-response analysis of radiofrequency microneedling treatment for skin rejuvenation | |
| Anosov et al. | Combined Use of Passive Acoustic and Infrared Thermometry for Monitoring Uhf Heating | |
| Cho et al. | Temperature distribution in deep tissue phantom during laser irradiation at 1,064 nm measured by thermocouples and thermal imaging technique | |
| Schüle et al. | Noninvasive temperature measurements during laser irradiation of the retina with optoacoustic techniques | |
| Smithies et al. | Solution of the infrared tomography inverse problem | |
| Rogatkin et al. | Thermal-vision monitoring of processes of heating and microcirculation of blood accompanying low-intensity laser therapeutic procedures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040607 |