RU2040213C1 - Device for crushing calculi in human organism - Google Patents

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has pulsed laser, focusing member and light guide with operation field observation system. Simulation system and visual radiation power control unit are additionally introduced into the device design. Reproduction of power laser beam geometric configuration and its contrasting visualization in the operation field is provided by using the additional members. EFFECT: provided safety of lithotripsy process; enhanced accuracy and convenience in making operation; improved quality of visualization of irradiated zone in the operation field. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для разрушения камней в организме человека, например в урологии для разрушения почечных камней. The invention relates to medical equipment and is intended for the destruction of stones in the human body, for example in urology for the destruction of kidney stones.

Известны устройства для бесконтактного разрушения образований камней в организме человека. Такие устройства имеют импульсный лазер, фокусирующую оптическую систему, две камеры, одна из которых заполнена красителем, другая водой, и установленную между ними акустическую линзу [1]
В этом устройстве для ориентации и направления светогидравлической ударной волны, разрушающей камень, применяется рентгеновское излучение. Проблематичным является обеспечение достаточной точности камнедробления при использовании косвенного метода ориентации и направления, т.е. наведение светогидравлической волны по рентгенотелевизионному изображению камня на дисплее. Более того, чтобы исключить возможность травмирования близлежащих органов, данным методом камнедробления с помощью указанного способа контроля, требуется постоянное использование рентгена на протяжении всей операции, что существенно усугубляет вредное действие рентгена на человеческий организм.Known devices for non-contact destruction of stone formations in the human body. Such devices have a pulsed laser focusing the optical system, two cameras, one of which is filled with dye, the other with water, and an acoustic lens mounted between them [1]
In this device, x-ray radiation is used to orient and direct the light-hydraulic shock wave that destroys the stone. It is problematic to ensure sufficient accuracy of stone crushing using the indirect method of orientation and direction, i.e. guidance of the light-hydraulic wave according to the X-ray television image of the stone on the display. Moreover, in order to exclude the possibility of injury to nearby organs by this stone crushing method using the indicated control method, constant use of X-rays is required throughout the operation, which significantly aggravates the harmful effect of X-rays on the human body.

Указанные недостатки устранены в устройствах для дробления камней, в которых для контроля процесса камнедробления вместо рентгена используется эндоскопическая аппаратура, позволяющая непосредственно наблюдать операционное поле. These shortcomings are eliminated in stone crushing devices, in which endoscopic equipment is used instead of X-ray to control the stone crushing process, which allows direct observation of the surgical field.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дробления камней [2] имеющее импульсный лазер, энергия которого, проходя через световод, помещенный внутри эндоскопического прибора, поступает на объект дробления. Наблюдение операционного поля осуществляется непосредственно и постоянно через эндоскоп. Closest to the proposed is a device for crushing stones [2] having a pulsed laser, the energy of which, passing through a fiber placed inside the endoscopic device, is supplied to the crushing object. Observation of the surgical field is carried out directly and constantly through the endoscope.

Однако постоянная и непосредственная визуализация операционного поля в данном случае является необходимым, но не достаточным условием проведения безопасного и точного процесса камнедробления. However, constant and immediate visualization of the surgical field in this case is a necessary, but not sufficient condition for a safe and accurate stone crushing process.

В устройстве не обеспечивается безопасность процесса камнедробления, так как оно не предусматривает возможности постоянной и полной визуализации зоны облучения в операционном поле, а следовательно, и прозрачного конца выходной части световода в окружающей полупрозрачной жидкой среде. Ограниченная видимость конца световода в операционном поле не позволяет прицельно и с достаточной точностью направить излучение непосредственно на объект воздействия почечный или желчный камень. Кроме того, исключена возможность контроля момента механического контакта световода с камнем при его введении в почку или печень, что может привести к его облому и тяжким последствиям для организма пациента. The device does not ensure the safety of the stone crushing process, since it does not provide for the possibility of constant and complete visualization of the irradiation zone in the surgical field, and therefore, of the transparent end of the output part of the fiber in the surrounding translucent liquid medium. The limited visibility of the end of the fiber in the surgical field does not allow aiming and with sufficient accuracy to direct the radiation directly to the target of the kidney or gall stone. In addition, the possibility of controlling the moment of mechanical contact of the fiber with the stone when it is inserted into the kidney or liver is excluded, which can lead to its breaking and serious consequences for the patient's body.

Указанные недостатки не обеспечивают контроля направления и геометрии силового лазерного пучка на поверхности разрушаемого объекта камня, что не позволяет оценить эффективность и оптимальность режима дробления различных камней в реальных условиях при изменении частоты следования импульсов энергии силового лазерного излучения и их длительности. These shortcomings do not provide control of the direction and geometry of the power laser beam on the surface of the destructible stone object, which does not allow us to evaluate the efficiency and optimality of the crushing mode of various stones in real conditions when the pulse repetition rate of the power laser radiation and their duration change.

Целью настоящего изобретения является обеспечение безопасности камнедробления, повышение точности и удобства работы путем обеспечения постоянной и полной визуализации зоны облучения в операционном поле. The aim of the present invention is to ensure the safety of stone crushing, improving the accuracy and convenience of work by ensuring constant and complete visualization of the irradiation zone in the surgical field.

Цель достигается тем, что в известное устройство, имеющее импульсный лазер, фокусирующий элемент, световод с системой наблюдения операционного поля и измеритель энергии лазерного излучения введены дополнительно имитирующая оптическая система и регулятор мощности видимого излучения. При этом имитирующая оптическая система выполнена в виде непрерывного лазера видимого диапазона электромагнитного спектра с соосно установленной согласующей оптической системой и установлена соосно с импульсным лазером, а регулятор мощности установлен в ходе пучка между непрерывным и импульсным лазерами. The goal is achieved by the fact that in the known device having a pulsed laser, a focusing element, a light guide with an operating field observation system and a laser radiation energy meter, an additionally simulating optical system and a visible radiation power regulator are introduced. In this case, the simulating optical system is made in the form of a continuous laser of the visible range of the electromagnetic spectrum with a coaxially mounted matching optical system and is installed coaxially with a pulsed laser, and a power regulator is installed during the beam between the cw and pulsed lasers.

Введение имитирующей оптической системы с регулятором мощности видимого излучения при указанном их относительном расположении позволяет получить геометрию силового лазера пучка и его контрастную визуализацию в операционном поле. The introduction of a simulating optical system with a visible radiation power regulator at their relative position indicated allows us to obtain the beam power laser geometry and its contrast visualization in the surgical field.

Таким образом, введение имитирующей оптической системы и регулятора мощности обеспечивает предварительное, непосредственное и постоянное наблюдение зоны облучения в операционном поле, что позволяет обеспечить безопасность процесса камнедробления, повысить его точность и удобство работы. Thus, the introduction of a simulating optical system and a power regulator provides preliminary, direct and constant monitoring of the irradiation zone in the surgical field, which ensures the safety of the stone crushing process and improves its accuracy and ease of use.

Сравнение предлагаемого устройства с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов, а именно имитирующей оптической системы и регулятора мощности видимого излучения, и позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна". Comparison of the proposed device with the prototype shows that the proposed device is characterized by the presence of new structural elements, namely a simulating optical system and a power regulator of visible radiation, and allows us to conclude that the proposed device meets the criterion of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показало, что отличительные предлагаемые признаки не встречаются в известных решениях и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответственно критерий "существенные отличия". Comparison of the proposed solution with other technical solutions showed that the distinctive proposed features are not found in the known solutions and therefore they provide the claimed technical solution according to the criterion of "significant differences".

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. The drawing schematically shows the proposed device.

Устройство включает: импульсный силовой лазер 1, имитирующий лазер 2, работающий в видимом диапазоне электромагнитного сектора (возможно использование других источников видимого излучения), согласующую систему 3, выполняющую функцию диаметрального и апертурного совмещения непрерывного видимого лазерного излучения с импульсным силовым лазерным излучением, регулятор 4 мощности видимого излучения (например, поляризатор); фокусирующий элемент 5, служащий для формирования совмещенных пучков непрерывного видимого излучения и импульсного и согласования их апертуры с апертурой световода. Далее устройство включает в себя световод 6, эндоскоп 7, выходной конец 8 световода передающего и направляющего пучок 9 видимого излучения, границы которого определяют на облучаемом объекте (камне) 10 зону облучения. Элемент 11 устройства служит для контроля энергии импульсного лазера на выходе световода. The device includes: a pulsed power laser 1, simulating a laser 2, operating in the visible range of the electromagnetic sector (other sources of visible radiation can be used), matching system 3, which performs the function of diametric and aperture matching of continuous visible laser radiation with pulsed laser radiation, power regulator 4 visible radiation (e.g. polarizer); focusing element 5, which serves for the formation of combined beams of continuous visible radiation and pulsed and matching their aperture with the aperture of the fiber. Further, the device includes a light guide 6, an endoscope 7, the output end 8 of the light guide transmitting and directing the visible beam 9, the boundaries of which determine the irradiation zone on the irradiated object (stone) 10. Element 11 of the device is used to control the energy of a pulsed laser at the output of the fiber.

Подготовка к работе и работа устройства осуществляются следующим образом. Preparation for work and the operation of the device are as follows.

Перед началом операции камнедробления необходимо:
1. Проверить точность совмещения силового и имитационного излучений на выходе световода без его введения в эндоскоп. Данная проверка проводится с помощью визуализатора импульсного силового лазерного излучения или засвеченной фотобумаги. Визуализатор устанавливают в двух положениях на пути излучения и его совмещение с видимым излучением контролируют визуально. В случае визуального несовмещения двух излучений необходимую коррекцию выполняют поступательным перемещением элемента системы совмещения 3.Before starting a stone crushing operation, you must:
1. Check the accuracy of the combination of power and imitation radiation at the output of the fiber without its introduction into the endoscope. This check is carried out using a visualizer of pulsed power laser radiation or illuminated photo paper. The visualizer is installed in two positions on the radiation path and its combination with visible radiation is controlled visually. In the case of a visual non-alignment of two radiation, the necessary correction is performed by translational movement of an element of the alignment system 3.

2. Проверить значение энергии импульсного силового лазера на выходе световода с помощью измерителя 11. 2. Check the energy value of the pulsed power laser at the output of the fiber using the meter 11.

3. Проверить наличие необходимого контраста освещенностей операционного поля и зоны камнедробления непосредственно через эндоскоп на реальном объекте. Достижение необходимого контраста выполняется вращением регулятора 4 мощности видимого излучения. 3. Check the presence of the necessary contrast of illumination of the surgical field and stone crushing zone directly through the endoscope at a real object. Achieving the necessary contrast is performed by rotating the regulator 4 of the visible radiation power.

После выполнения указанных проверок можно приступать к камнедроблению. Сначала наводят через эндоскоп 7 видимое лазерное излучение непосредственно на выбранную врачом зону облучения на камне 10 пучком 9 необходимого диаметра. Затем включают силовой лазер 1, энергией которого разрушают камень 10 при постоянном визуальном контроле. After performing these checks, you can proceed to stone crushing. First, through the endoscope 7, the visible laser radiation is directed directly to the irradiation zone selected by the doctor on the stone 10 with a beam 9 of the required diameter. Then turn on the power laser 1, the energy of which destroy the stone 10 with constant visual inspection.

Согласно клиническим данным оптимальный эффект камнедробления при использовании импульсного силового лазерного излучения λ1,06 мкм достигается при энергии до 2 Дж и частоте следования импульсов не превышающей 20 Гц. According to clinical data, the optimal effect of stone crushing when using pulsed laser power of λ1.06 μm is achieved at energies up to 2 J and a pulse repetition rate not exceeding 20 Hz.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ КАМНЕЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА, содержащее импульсный лазер, фокусирующий элемент, световод с системой наблюдения операционного поля и измеритель энергии лазерного излучения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения безопасности камнедробления для пациента, повышения точности и удобства в работе путем обеспечения постоянной и полной визуализации зоны облучения в операционном поле, в устройство дополнительно введены наводящая оптическая система в виде лазера, работающего в непрерывном режиме видимого диапазона электромагнитного спектра, с соосно установленной согласующей оптической системой и регулятор мощности видимого излучения, при этом наводящая оптическая система установлена соосно с импульсным лазером, а регулятор мощности установлен в ходе пучка между непрерывным и импульсным лазерами. DEVICE FOR STONE DESTRUCTION IN HUMAN BODIES, containing a pulsed laser, a focusing element, a fiber with a surgical field observation system and a laser radiation energy meter, characterized in that, in order to ensure the safety of stone crushing for the patient, increase the accuracy and convenience in work by ensuring constant and full visualization of the irradiation zone in the operating field, a guiding optical system in the form of a laser operating in the continuous mode of the visible range is additionally introduced into the device on the electromagnetic spectrum, with a matching optical system coaxially installed and a visible radiation power regulator, while the leading optical system is mounted coaxially with a pulsed laser, and a power regulator is installed during the beam between the cw and pulsed lasers.

Images