автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Принципы построения и аппаратурная реализация оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины

На правах рукописи

НИКИТИНА Марина Вадимовна

Принципы построения и аппаратурная реализация

оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины

Специальность - 05.11.07;.- Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Специальность - 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в ФГУП Научно-исследовательский институт «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Научный консультант: доктор медицинских наук Официальные оппоненты: доктор технических наук доктор технических наук

Ларюшин Александр Иванович

/

Илларионов Валерий Евгеньевич

Васильцов Виктор Владимирович Рогаткин Дмитрий Алексеевич

Ведущее предприятие: ОАО Научно-исследовательский институт «Зенит» (г. Москва, Зеленоград)

л *

Защита состоится « £ » июня 2005 г.

в часов на заседании диссертационного совета Д.409.003.01 при ФГУП НИИ

«Полюс» им. М.Ф. Стельмаха по адресу 117342, Москва, ул. Введенского, д. 3

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 117342, Москва, ул. Введенского, д. 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха.

Автореферат разослан « & » мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.ф-м.н., с.н.с.

Кротов Ю.А.

Общая характеристика работы Актуальность. Традиционная фотобиология с использованием тепловых источников света успешно развивалась в течение многих лет. Появление источника света - лазера, излучение которого обладает такими основными свойствами как когерентность, монохроматичность и поляризация, позволило реализовать новые лазерные медицинские технологии в диагностике, терапии, хирургии, офтальмологии и др. >

Однако, при прохождении через образцы биотканей (кожу, кость, скелетную мышцу, печень, мозг крысы) толщиной более 200 мкм лазерный луч теряет когерентность и поляризацию, сохраняя монохроматичность (Синяков B.C. и др, 1983 г.). Подтверждением этого являются работы Т.Й. Кару, Г.С. Календо и др. (1982-83 г.г.), В.М. Чуднов-ского, Г.Н. Леонова и др. (2002 г.), в которых изложены положительные эффекты от воздействия излучения некогерентных источников света на биологические объекты. Из литературных источников известно, что действие излучения лазерных и некогерентных источников на биообъекты примерно одинаково. Это объясняется тем, что решающим фактором здесь является монохроматичность излучения и совпадение ее длины волны с максимумом полосы стимуляции биообъектов. Поскольку ширина этой полосы в биосреде, находящейся преимущественно в конденсированном состоянии, достаточно велика и составляет 40-Н50 нм, то и к монохроматичности излучения предъявляют не слишком жесткие требования (Илларионов В.Е., 1992 г.). Это позволяет в ряде случаев использовать как лазерные источники излучения, так и более дешевые (в 10-15 раз) некогерентные, превосходящие порой лазеры по энергетическим.параметрам. На момент начала работы над диссертацией опубликованных исследований по применению некогерентного излучения (сравнительно с лазерами) было мало. Однако, следует отметить работы по использованию в терапевтических целях излучения свето-диодов, например, в аппаратах «Мустанг», «Милта» и «Рикта», «Узор», «Дюна» и др., а также работу Атрощенко В.И. и др. (1996 г.) по использованию низкоинтенсивного импульсного излучения газоразрядных ламп в детской онкологии. Производство суперярких светодиодов (световая отдача >20 лм/Вт), малогабаритных галогенных ламп (18x45, с отражателем 050 мм, световая отдача >30 лм/Вт)' и трубчатых импульсных (ксеноновых) газоразрядных ламп (5x45 мм, освечивание >150 кд-с) с улучшенными характеристиками и новейшие оптические т&хнстогшгмодиилш^^созда-вать устройства медицинского назначения на их основе. & " :: о т sua

< IKici-Gypr

Следовательно, возникает актуальная необходимость, основываясь на сопоставлении действия лазерного и некогерентного излучений на биообъекты, разработать принципы построения и аппаратурно реализовать дешевые (в сравнении с лазерами) устройства на основе суперярких светодиодов, галогенных и импульсных газоразрядных ламп, а также разработать контрольно-измерительное и методическое обеспечение лечения. Цель работы. Проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также выполнение расчетных, схемотехнических, конструкторских и техноло- . гических решений, направленных на разработку принципов построения и аппаратур- _ ную реализацию оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины.

Задачи исследований: 1) анализ литературных данных использования для медицинских целей когерентных и некогерентных источников излучения оптического диапазона; 2) экспериментальные сравнительные исследования in vitro и in vivo воздействия излучения лазерных и некогерентных излучателей на биологические объекты; 3) медико-техническое обоснование выбора иекогерентных излучателей; 4) разработка принципов построения и аппаратурная реализация устройств на основе: суперярких светодиодов для терапии ограниченных (~6 см2) и обширных патологий (=2000 см2); галогенных ламп для фотодинамической терапии с использованием фотосенсибилизатора «Фотосенс»; импульсных ксеноновых газоразрядных ламп для проведения высокоинтенсивных световых неинвазивных процедур; 5) разработка контрольно-измерительного и методического обеспечения лечебных процедур; б) оценка результатов практического применения в медицине устройств на основе некогерентных источников. Методы исследований. При проведении исследований автором использовались: 1) модель качественной оценки влияния дозы воздействия светового излучения на био--объекты (закон Арндта-Шульца); 2) метод хемилюминесценции; 3) графические модели фотобиологической активности лазерного и некогерентного излучений (закон Грот-гуса-Дрейпера); 4) фотофизическая модель фотодинамического эффекта; 5) графическая модель оптической прозрачности биоткани; 6) методы Г. Фримеля и А. Бейума; 7) методы измерения мощности и энергии некогерентного излучения. Научная новизна. 1. Научный характер разработки принципов построения оптико-электронных устройств медицинского назначения на основе суперярких светодиодов, галогенных и импульсных газоразрядных ламп подтверждается совокупностью ана-

лиза литературных данных и опытно-экспериментальных результатов сравнительных исследований воздействия (in vitro и in vivo) лазерного и некогерентного излучений на биообъекты, медико-техническим обоснованием использования конкретных типов некогерентных излучателей, а также контрольно-измерительным и методическим обеспечением процессов лечения.

2. Предложены и реализованы автором: а) алгоритмический метод построения физиотерапевтической аппаратуры на базе суперярких светодиодов, научная новизна которого в совокупности основывается на учете топологии биообъекта, геометрических и энергетических характеристик светодиодов и формы облучателя с целью достижения необходимой равномерной освещенности, на контрольно-измерительном и методическом обеспечении лечения ограниченных и обширных патологий; б) метод построения устройств на базе галогенных ламп, научная новизна которого в совокупности основывается на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления узкополосных интерференционных фильтров, позволяющих совместить спектр поглощения фотосенсибилизатора и спектр действия с целью обеспечения фотодинамического эффекта, контрольно-измерительном и методическом обеспечении лечебных процедур; в) метод построения устройств на базе импульсных газоразрядных ксеноно-вых ламп, научная новизна которого в совокупности основывается на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления узкополосных интерференционных фильтров, позволяющих получить узкополосное излучение, на обосновании и реализации методики измерения облученности и методическом обеспечении лечения дерматологических заболеваний.

В работе впервые сформулированы общие принципы построения и оптимизации многофункциональных устройств (на базе некогерентных источников), основанные на разработке методов, которые позволяют создавав эти устройства и изменять их функции в зависимости от медицинского назначения путем замены источников излучения без существенной переработки их конструкции. . '

Практическая значимость работы. 1. Созданы при участии автора: а) зарегистрированный Минздравом РФ и сертифицированный Госстандартом РФ аппарат терапевтический светодиодный АТС-01/660 «Тера Фот» на основе суперярких светодиодов для лечения обширных патологий; б) аппарат терапевтический онкологический АТО-1-150 на основе галогенной лампы с узкополосным фильтром для фотодинамической терапии

с использованием фотосенсибилизатора «Фотосенс» (и возможным применением других фотосенсибилизаторов типа «Фотогем», «Радахлорин», при условии замены узкополосных интерференционных фильтров), на который Минздравом РФ утверждены медико-технические требования, разрешающие проведение технических и клинических испытаний с последующей регистрацией и сертификацией аппарата. 2. Полученные результаты используготся: а) при разработке и серийном производстве ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха аппаратуры на основе некогерентных источников излучения для медицины; б) в руководстве врачам для выбора техники и методик процедур свето-лазерной терапии; в) в учебном процессе Московского энергетического института (Технического университета) при изучении дисциплины «Оптико-электронные приборы для медицины».

Положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические и опытно-экспериментальные исследования результатов, сравнительного воздействия лазерного и некогерентного излучений на биообъекты в сочетании с расчетами, схемотехническими, конструкторскими и технологическими решениями, а также с контрольно-измерительным и методическим обеспечением процессов лечения, позволяют разработать принципы построения оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины.

2. Метод построения физиотерапевтической аппаратуры на базе суперярких свето-диодов, в совокупности основывающийся на разработке алгоритма её проектирования, учитывающего энергетические и геометрические параметры светодиодов, форму и размеры облучаемой биоповерхности, а также контрольно-измерительное и методическое обеспечение позволяют создать аппаратуру лечения обширных патологий.

3. Метод построения оптико-электронных устройств на базе галогенных ламп, в совокупности основывающийся на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления узкополосных интерференционных фильтров, позволяющих совместить спектры действия и поглощения, а также способы доставки излучения на биообъект и контрольно-измерительное и методическое обеспечение позволяют реализовать аппаратуру лечения заболеваний методом фотодинамической терапии.

4. Метод построения оптико-электронных устройств на базе высокоинтенсивных импульсных источников света, основывающийся на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления интерференционных фильтров для получения уз-

кополосного излучения, а также методика контроля величины облученности и методическое обеспечение позволяют разработать аппаратуру для проведения неинвазивных дерматологических процедур.

Апробация работы и публикации. Материалы работы докладывались и обсуждались: 1) на Международной конференции и Научно-практической конференции Северо- Западного региона РФ «Лазерные и информационные технологии в медицине XX века» (Санкт-Петербург, 2001); 2) на Международной конференции и Российской научной школе «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий» (Москва, 2001); 3) на Научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации больных и инвалидов» (Москва, 2001); 4) на Научно-практической конференции «Электрости-муляция-2002» (Москва, 2002); 5) на десятой ежегодной конференции «Лазеры для медицины, биологии и экологии - 2002» (Санкт-Петербург, 2002); 6) на V Международной конференции по реабилитологии (Москва, 2004); 7) на научно-техническом семинаре «Молодые светотехники России» (Москва, 2004).

Основное содержание работы опубликовано в 14 печатных работах, в том числе двух монографиях (с соавторами) и в двух учебных пособиях, список которых приведен в конце диссертации.

Личный вклад соискателя. Результаты, представленные в диссертации получены лично соискателем или в соавторстве при его непосредственном участии. Автором лично сформулированы научные задачи, выбраны пути их решения, предложены методы и схемы экспериментальных исследований. ^ Достоверность результатов и выводов обеспечивается: согласованием теоретических и собственных медико-биологических и технических исследований для обоснова-с ния выбора источников некогерентного излучения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и списка

/ /

литературы. Основной текст диссертации изложен на 212 страницах. Список литературы включает 120 библиографических источников. Диссертация проиллюстрирована рисунками, таблицами и графиками.

Краткое содержание диссертации. Во введении обоснованы актуальность работы, цель и задачи исследований, методы исследований, научная новизна, практическая

ценность, защищаемые положения, а также представлены апробация работы и публикации по теме диссертации.

Первая глава отражает анализ литературных данных использования для медицинских целей когерентных и некогерентных источников излучения, а также медико-техническое обоснование выбора конкретных типов излучателей согласно задач исследований. Фотобиологическая активность излучения светодиодов подтверждается положительными результатами образования интерферона (Чудновский В.И. и др., 2002 г.). Для решения задач, связанных с использованием светодиодов были проанализированы светодиоды фирм «Оптэл», «Планета-СИД», «Протон», «Оптрон» и «Hewlett Packard». Наиболее приемлемыми по фотометрическим, электрическим и стоимостным параметрам являются светодиоды фирмы «Оптэл» (г. Москва). Параметры выбранных светодиодов приведены в табл. 1. . Таблица!

Тип излучателя Входные электрические параметры Р0мВт тип (max-min) 200,5 град Цена $ США Цвет свечения, ^■маки НМ

J„„. мА ип„,в,

У-320Б 100 2,3 13(10-16) 25 0,7 640±5

У-118И 30 4,0 2,5 (2,0-3) 25 2,0 52б±3

У-118С 30 4,0 5(4,5-6) 25 2,5 470±5

У-98Г 40 2,3 4(3,545) 30 0,5 650±10

Геометрические размеры светодиодов: высота /г=8,7.0.5 мм, 05,3.О.3 мм.

Фотобиологическая активность излучения ламп накаливания с интерференционным фильтром подтверждается исследованиями Кару Т.Й. и др. (1982 г.). Фотодинамический эффект (при P/S=100...400 мВт/см2) при использовании фотосенсибилизатора «Фотосенс» (полоса поглощения 650-690 нм) можно обеспечить с помощью излучения галогенной низковольтной лампы с отражателем фирмы OLYMPUS типа 73 D - Япония (/'= 150 Вт, U= 15 В, срок службы 200 ч., цена $50) и интерференционного фильтра с полосой пропускания 650-690 нм (рис. 1 а). Отечественные низковольтные ([/=24 В) лампы не желательны из-за низкого срока службы -13+32 ч. (Ишанин Г.Г., 1993 г.).

Для создания дерматологического аппарата (аналог аппарата «ФотоДерм», Израиль) в качестве излучателя выбрана импульсная ксеноновая газоразрядная лампа типа ИНП-5/45А (НИИ «Зенит», г. Москва), обеспечивающая с помощью узкополосного интерференционного фильтра полосу излучения 550-590 нм (рис. 1 б).

Мл ,атн. ед

10 800 16002400 Длина волны

а)

Л, /ш

200 400 600 800 1000120014001600 ¡800 Х~им Длина волны б)

Рис. 1. Спектры излучения галогенной лампы (1а) и ксеноновой лампы (16)) и узкополосное излучение (после интерференционного фильтра) на основе галогенной лампы (2а) и импульсной ксеноновой лампы (26)

Вторая глава посвящена разработке принципов построения и аппаратурной реализации терапевтических устройств для лечения патологий: 1) ограниченных на базе светодиодных матриц (Р/5>5 мВт/см2, А=640 нм); 2) обширных на основе светодиодных матричных систем (/>/&50,5 мВт/см2, А.=650 нм). Задача расчета, используемого для разработки матрицы из шести симметрично расположенных светодиодов У-320Б - определить оптимальное расстояние от матрицы до биоткани с целью получения на ней светового поля Б¿6 см2 и равномерной облученности Р/Б2.5 мВт/см2. В этом'случае в алгоритме построения достаточно учитывать только геометрические и энергетические параметры светодиодов. Используя основной закон светотехники (В.А. Козинский, 1991 г.) проведем расчет оптимального расстояния Я (с учетом А таб.1) от источника излучения до биоповерхности: при Н+И = 2,87 см радиус светового пятна одного светодио-да - 0,471 см, площадь светового пятна одного светодиода 0,174 см2; от шести светодиодов - 4,179 см2 <6 см2; при #+А= 3,87 см радиус светового пятна одного светодиода - 0,693 см, площадь светового пятна одного светодиода -1,5 см2, от шести светодиодов 9 см2 >6 см2, что соответствует условиям задачи (рис. 2). Графическое распределение энергетической освещенности на биообъекте при различных расстояниях от матрицы показано на рис.3. Этот метод расчета применим и для создания матриц из четырех светодиодов У-118И и У=118С (Х=525 нм и 470 нм, Р/5>2,6 мВт/см2).

Рис. 2. Схема облученности биообъекта: а) Н+И =2,87 см, 4,71 - радиус светового пятна от одного светодиода; б) Н+Н =3,87см, 6,93 - радиус светового пятна от одного светодиода Ь г высота светодиода(табл. 1)

Совместно с кафедрой «Биомедицинские технические системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Договор №85/250 от 19 февраля 1998 г.) были проведены работы по разработке и внедрению в медицинскую практику светотерапевтических систем для лечения обширных патологий (рис. 4). Равномерная освещенность биообъекта со всех сторон создается путем формирования отдельных нормально ориентированных по отношению к облучаемой поверхности световых пучков, мощность каждого из которых Р, общее их количество N и время экспозиции 1Ж„ определяются из системы взаимосвязанных соотношений: РгЯо-Япап/К; Ш-5тп/8сс-,

Амссл

0,9 1,8 2,7 3,6 Длина светового поля

Рис. 3. Распределение энергетической освещенности по поверхности биоткани на расстоянии от матрицы: 1 — 1 см; 2-1,5 см; 3- 2см; 4- 2,5см; 5- Зсм; Т,, Т2, Т3-пары светодиодов. Световое поле 9 см1, P/S>6,6 мВт/см2)

(Smm - площадь патологической зоны, к--

коэффициент перекрытия световых пучков на поверхности биообъекта, Sce - площадь светового пятна от одного светового источника, D - доза облучения). Для расчета представленных соотношений не достаточно знать только геометрические и энергетические параметры светодиодов. Исходные данные для решения задачи формирования алгоритма построения аппарата должны быть следующие: 1) энергетические и геометрические параметры светодиодов У-98Г (табл. 1); 2) форма облучаемой поверхности - цилиндр; 3) размеры облучаемой цилиндрической поверхности LcU, гсц, - длина образующей, радиус и угол разворота соответственно; 4) заданное среднее значение облученности - (Eq± Л£)>0,5 мВт/см2 (S„am~ 2000 см2); 5) расстояние между поверхностью

Рис.4. Схема лечения аппаратом. 1 - пораженная конечность; 2 - светодиоды; 3 - световые потоки

N>-E°'S°

> dcil =y Rcil =

2л- Jj(a) •sin ad а о

ral E0

Гъ

+ 1

'eil

sma„

матричной системы и облучаемой поверхностью^ 50 мм); 6) ограничения, наложенные на расстояние между све-тодиодами, поверхностью матричной системы и облучаемой поверхностью; 7) расчеты должны отразить необходимое количество светодиодов: общее N, на образующей и на дуге соответственно Narc и Ncu,; расстояние между светодиодами на образующей - dcil; угол между светодиодами на дуге -у=15°; радиус матричной системы -Rcn. Используя формулы,

Р = jl/(a) * sin oda>

о

(J(a) - сила света, а - угол отклонения от оптической оси светодиода), и подставляя численные данные параметров алгоритма получим: N=336

(соз^+втх-с^а^),

шт., Мсц=24 шт., Л^гс=14 шт., /?ат=110 мм. Осуществить поставленную задачу, используя лазеры, практически очень сложно. Например для обеспечения облучения 0,5 мВт/см2 по поверхности 2000 см2 потребуется 100 лазерных диодов мощностью 10 мВт. Стоимость устройства с использованием светодиодов при нынешнем уровне цен не превысит $500, что примерно в 10 раз ниже, чем при использовании лазерных диодов.

В третьей главе представлены результаты расчетов, которые подтверждают достаточность потока излучения галогенной лампы типа 73 В на вводе в световой кабель (рис. 5 А, В) или в конденсор (рис. 5 Б). Применим уравнения (М.М. Гуторов, 1983 г., Г.Г. Ишанин и др., 1993 г.):

- 12700

Фу = К■ 680 fmc (A)V(Á)dÁ, „ Ф,_,

АОО ™

680 jmr(Á,T)V(Á)dA

400

3000 Г р \

,00 ¡тЛ^Л та(Я, T) = C¡-/Г5(expj — -1)"1 (закон Планка), Ф„д> = К \т.{МХ =—Т5Г2--W

680Jf™.W)*WA Ше (Л,Т) = е(Л,Т) ■ пг„ (Л,Г),

где С,=3,742-Ю'16 Вт-м2; С,=1,439-Ю"2 м-К, 7^=2800 К., Ф„ - световой поток излучения лампы (лм), Фф) - энергетический поток излучения (Вт), К - спектральная световая эффективность излучения (лм/Вт), тс(Х,Т) - спектральная плотность энергетической светимости вольфрама, е(Л,Т) - спектральный коэффициент теплового излучения вольфрама, V(X) - относительная спектральная эффективность, та(Л, Т) - спектральная плотность энергетической светимости черного тела. Решая последовательно приведенные уравнения, получим: К-7000 лм/Вт; Фе(Х)=99,5 Вт. Зная диаметр и фокусное расстояние отражателя лампы, диаметр светового потока в фокусе лампы и диаметр светового кабеля (рис. 5), определим максимальный угол ввода потока в кабель:

2

В)

Рис. 5. Конструкция галогенной лампы с отражателем (А) и оптическая схема доставки излучения с помощью конденсора (Б) и светового кабеля (В): 1 - галогенная лампа, 2 - конденсор; 3 - интерференционный фильтр; 4 -световой кабель; 5 - биообъект; сс1=б0°и а,=168°-углы, образующие телесный угол, в котором находится световой поток, падающий на отражатель;/,=52,5 - фокусное расстояние галогенной лампы; атах—максимальный угол ввода

светового потока

Рл . d

tga =_2__X , amax=25,5°. С помощью измерителя мощности определяем, что если Jл

угол ввода светового потока в кабель будет не более 30°, при котором часть светового потока не испытывает полного внутреннего отражения в кабеле, то потери на вводе-выводе составят не более 80%, а потери в световом кабеле - не более 60%.

Для расчета КПД отражателя (t]0mP) принимаем спираль лампы за цилиндр и решая'

^ уравнения: фл =2tt-Il Jsin2 oda> Фшр = 2тг-1Х jsin2 arfa.

0 a, Фн

(/¿ - сила света в направлении перпендикулярном боковой поверхности цилиндра, Ф„ -световой поток лампы, Фотр - световой поток, упавший на отражатель и находящийся в телесном угле, образованном углами а= 60° / и «2=168° (рис. 5), р= 0,95 - коэффициент отражения зеркального покрытия), получим r¡omp=75%. Зная потери на вводе-выводе светового потока в кабель (80%), КПД отражателя (75%) и потери на кабеле (60%), можно определить эффективный энергетический поток на выходе светового кабеля без интерференционного фильтра: ™

400

При Фе(Х)=99,5 Вт, rjomp=0,75, res=0,2 (коэффициент ввода-вывода) получим Фафф=4 Вт.

Расчет и контроль технологии изготовления узкополосных интерференционных' фильтров основываются на автоматизированной системе, которая содержит: 1) программное обеспечение - программа "Multy-wave"; 2) оборудование - вакуумная напылительная установка типа УВН РЭ.Э-60-002; 3) контроль технологического процесса - спектрофотометр акустооптический типа AOS-3S (разработчик и производитель ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф, Стельмаха, г. Москва), обеспечивающий оптический контроль диэлектрических покрытий в реальном масштабе времени и связь технологического процесса с расчетной программой; 4) метрологическое обеспечение - спектрофотометр HITACHI 3410. Для решения поставленной задачи был проведен расчет (программа "Multy-wave") и получены расчетные характеристики пропускания для полосы 650-690 нм (I, рис. 6 а) и полосы 550-590 нм (2, рис. 6 б). Данные расчета вводились в программу управления акустооптического спектрофотометра AOS-3S, монохроматор которого получал информацию со свидетеля в виде коэффициента отражения и передавал ее в компьютер для сравнения с параметрами расчета. По окончании процесса

напыления характеристика напыленного образца сравнивается с расчетной характеристикой и, при необходимости, в процесс напыления вносятся поправки для получения образца, спектральная характеристика которого максимально приближена к расчетной. Максимальное пропускание на расчётных длинах волны составило: 675 нм - 78,4% и 573 нм - 80,4%. Для обеспечения полосы пропускания фильтра 650 - 695 нм использовались стёкла: в ультрафиолетовой и видимой областях КС -10, в инфракрасной облас- ■ ти СЗС-26. Спектральная характеристика интерференционного фильтра для итогового образца (2) показана на рис. 6 а). При изготовлении фильтров диапазона 550-590 нм ' для обеспечения области заграждения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра использовались два стекла ЖС - 18. Спектральная характеристика для итогового фильтра (2) показана на рис.6 б).

Для доставки излучения через световой кабель величина облученности на выходе аппа-

, ф ... 0 Л,

рата (5=1 см"1): Есеых = сэфф • При Ф„фф=4 Вт, и риф=0,1 (коэффициент потерь на

интерференционном фильтре) получим Есвых- 0,4 Вт/см2, что соответствует поставленной задаче. Для доставки излучения через конденсор расчетная величина облученности на выходе аппарата с учетом коэффициента потерь на интерференционном фильтре составила Етых~Ъ22 мВт/см2.

1,0

0,8

I 0,6

«г

а а;

о £

0,2

| 1 Л л . ■! ; \ 1 •.*••/5 т,% 1.1Ш .........|.........1........49 т г ( (\ ( 47 675 I *1 ] Г ¡| | 82 682 | | ;!/ Пр-2 ! 82,5 687

1 * \ ' ! г Р ! { Г 15 : 1 50 ............. 1 696 | !

) 1 1 г } 1 г 1

| • 5 ч.! : *

620 640 660 680 700 Длина волны. нм

а)

720 740

540 ¡60 580 600 Длина еолны. нм

б)

640

Рис. 6. Спектральные характеристики расчетные (1) и на итоговых образцах интерференционных фильтров (2) для полос пропускания а) 650-690 нми 6) 550-590 нм

Для контроля облученности фотоматричных систем и устройств на основе галогенных ламп был разработан и изготовлен прибор на базе фотодиода ФД-24К. Измеренная им плотность мощности аппарата АТО-1-150 составила порядка 395 мВт/см2, что соответствует условиям задачи и сравнимо с расчетными.

Четвертая глава отражает принципы построения и аппаратную реализацию установки для дерматологии («Полюс-Ксенон») на основе импульсной лампы ИНП-5/45А-1 и ' методику измерения облученности. Блок-схема установки «Полюс-Ксенон» показана .

на рис. 7.

Методика измерения плотности потока облучения. Выбран неселективный (неизбирательный) фотоприемник, чувствительность которого не зависит от спектрального состава излучения. Вся упавшая на такой фотоприемник энергия излучения поглощается и преобразуется в тепловую:

a.ES^mC^ + qS^Tr-T^)' Дг

где а, - интегральный коэффициент поглощения; Е - облученность; S/ -облучаемая площадь фотоприемника; m - масса; С - теплоемкость; AT - повышение температуры облучаемого тела; Лт - время одного импульса; q-суммарный коэффициент тепловых потерь; S2 - поверхность теплоотдачи; Тт, Тос - температура тела и окружающей среды соответственно. В качестве фотоприемника применим диск из зачерненной меди с параметрами: объем У= 1,1-Ю"7 м3; диаметр приемного окна - £»=5,6 мм; площадь поверхности - S=0,25 см2; плотность меди р=8,943-103 кг/м3; масса - т=р • К=9,83-10"4 кг; теплоемкость меди (для 74300 К) С=0,323 [кДж/(кг-К)]; as>0,96 для зачерненной оксидированной меди.

Рис. 7. Блок-схема дерматологической установки «Полюс-Ксенон»: 1 - система охлаждения; 2 - панель управления; 3 - импульсный блок питания; 4 -корпус-отражатель; 5 - импульсная ксеноновая лампа; б - защитное стекло; 7 - интерференционный фильтр; 8 - крепежная планка.

Используем упрощенную формулу: Е = С-т • AT, где AT =7V7>. Т, и Т2- температуры медного диска до и после воздействия излучения, тогда облученность ё =E/S=1,263-ДТ. Из клинической практики применения установки «ФотоДерм» - порог начала деструктивных изменений в тканях под воздействием оптического излучения - не менее 1 Дж/см2. Полученные характеристики установки «Полюс-Ксенон»: длительность импульса - 2... 10 мс; облученность в импульсе - 0,2...2 Дж/см2., что соответствует решению задачи.

В пятой главе представлены полученные (с участием автора) положительные результаты: 1) опытно-экспериментальных исследований in vitro (рис. 8) и in vivo (рис.9) лечения патологий аппаратом АСТП-60/0,65-4-1, полученные на кафедре биофизики Российского государственного медицинского университета (Договор №111/030-К, от 22 июня 2000 г.); 2) клинических испытаний аппарата АТС-01/660 «Тера Фот» на кафедре физиотерапии МОНИКИ лечения опорно-двигательной системы и лечения постмастэк-томических осложнений в отделении онкологии ЦКБ №4 МПС им. Н.А. Семашко; 3) заживления гнойных ран методом фотодинамической терапии с применением аппарата АТО-1-150 в Государственном научном центре лазерной медицины МЗ РФ и лечения онкологических заболеваний в Московском научно-исследовательском онкологическом институте им. П.А. Герцена; 4) лечение сосудистых и пигментных повреждений в отделении лазерных медицинских

0,1 ОД ОД 0.4 ОД 0.« 0.7 ОД

5 9 13

Иераод ясч<пал, сутки

Доз«Дж/см2

Рис. 9. Скорость заживления ран у крыс. Измер Рис. 8. Влияние различных доз облучения гелий- ния пр0водились методом планиметрии 1 - ко>, неоновым лазером (1)и красным светодиодом (2) тропьная грута; 2 - группа, подвергшаяся облу на индекс прайминга клеток перитонеального тю гелий-неоновым лазером;3 - группа, подвер экссудата крыс шаяся облучению краснылш светодиодами

технологий ЦКБ №4 им. H.A. Семашко на установке «Полюс-Ксенон»: за счет узкопо-лосности излучения аппарата «Полюс-Ксенон» величина облученности по сравнению с аппаратом «ФотоДерм» на порядок снижается. Но за счет выбора режима работы (параметров сеанса) можно добиться необходимой дозы облучения, сохранив количество процедур и продолжительность лечения такие же, как при лечении аппаратом «ФотоДерм» сосудистых и пигментных повреждений.

Основные результаты и выводы

1. Проведенный анализ имеющихся в литературе и полученных автором сравнительных результатов воздействия лазерного и некогерентного излучения на биообъекты позволил медико-технически обосновать выбор источников некогерентного излучения - су-перярких светодиодов, галогенных и импульсных ксеноновых ламп.

2. Теоретические и опытно-экспериментальные исследования результатов сравнительного воздействия лазерного и некогерентного излучений на биообъекты в сочетании с расчетами, схемотехническими, конструкторскими и технологическими решениями, а также с контрольно-измерительным и методическим обеспечением процессов лечения, позволили разработать принципы построения оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины

3. Разработана и внедрена в широкую медицинскую практику следующая аппаратура: а) для физиотерапевтического лечения ограниченных патологий аппараты на основе светодиодных матриц типа АСТП-60/0,65-4-1; б) для физиотерапевтического лечения обширных патологий типа АТС-01/660 на основе светодиодных матричных систем; в) для лечения методом фотодинамической терапии типа АТО-1-150 на основе галогенных ламп; г) для лечения дерматологических заболеваний типа «Полюс-Ксенон» на основе импульсных ксеноновых ламп.

4. Клинические испытания терапевтических аппаратов на основе некогерентных излучателей АСТП-60/0,65-4-1 и АТС-01/660, онкологических терапевтических АТО-1-150 и дерматологических «Полюс-Ксенон» в экспериментах с организмами in vitro и in vivo, проведенных рядом медицинских учреждений, подтвердили положительный лечебный эффект (МОНИКИ, ЦКБ №4 им. H.A. Семашко, МНИИ онкологии им. П.А. Герцена, РГМУ, ГНЦ Лазерной медицины МЗ РФ и др.).

5. Полученные результаты используются: а) при разработке и серийном производстве ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха аппаратуры на основе некогерентных источ-

ников излучения для медицины; б) в руководстве врачам для выбора техники и методик процедур свето-лазерной терапии; в) в учебном процессе Московского энергетического института (Технического университета) при изучении дисциплины «Оптико-электронные приборы для медицины».

Основные результаты опубликованы в работах: Участие в монографиях: 1. Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В. Свето-лазерная терапия./ Под .редакцией проф. Брехова Е.И. - Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 256 с.

2. Ларюшин А.И., Никитина М.В., Хизбуллин Р.Н. Компактные оптико-электронные устройства на основе светодиодов для локальной физиотерапии. - Казань: Издательство КГЭУ, 2003.-160 с.

Участие в учебных пособиях;Ъ. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Оптико-электронные приборы для медицины. Учебное пособие. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 152 с. 4. Ларюшин А.И., Буйлин В.А., Никитина М.В., Потаенко Т.А. Свето-лазерный терапевтический кабинет. Краткое методическое руководство по применению аппаратов для свето-лазерной терапии. - Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 63 с. Статьи в научных окурналах и сборниках: 5. Ларюшин А.И., Мишанин Е.А., Кузьмич А.П., Никитина М.В. Аппарат электро-лазерный терапевтический урологический АЭЛТИС-Синхро-02 «Ярило». //Труды научно-практической конференции «Элекгро-стимуляция-2002». - М.: ЗАО «ВНИИИМП-Вита» РАМН, 2002. - С. 215-222.

6. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Новая оптико-электронная техника для новых медицинских технологий. //Материалы Международной Конференции и Научно-практической конференции Северо-Западного региона РФ «Лазерные и информационные технологии в медицине XX века», ч. II. - СПб. 2001. - С.579-580.

7. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Современные направления развития лазерной техники для медицины // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации больных и инвалидов». - М., 2001. - С. 176-178.

8. Ларюшин А.И., Никитина М.В., Потаенко Т.А. Оптико-электронный физиотерапевтический кабинет. Техника и методики процедур свето-лазерной терапии. // Материалы V Международной конференции по реабилитологии. - М., 2004. - С.36.

9. Никитина М.В. Аппарат электро - лазерный терапевтический урологический АЭЛТУ-02. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000. - № 14. - С. 27.

-1910. Никитина М.В. Аппарат локальной фотодекомпресии. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000.-№ 15.-С. 30-31.

11. Никитина М.В. Аппараты терапевтические светодиодные «Тера Фот». // Медицина, ветеринария, фармация, 2000. - № 17. - С. 32-33.

12. Никитина М.В. Аппараты фототерапевтические на основе полупроводниковых лазерных и светодиодных матриц.// Медицина, ветеринария, фармация, 2001. - № 9. -С. 63.

13. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Новые оптико-электронные устройства для медицинских технологий. / Материалы Международной конференции и Российской научной школы «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий», Часть 7. - М.: НИИ «Автоэлектроника», 2002. - С.34-35.

14. Потаенко Т.А., Никитина М.В. Оптико-электронный физиотерапевтический кабинет, техника и методики свето-лазерной терапии. // Сборник тезисов докладов на научно-техническом семинаре «Молодые светотехники России». - М., 2004. - С.89-91.

05

и ^ РНБ Русский фонд

2007-4 12832

Сдано в печать 10.05.2005 Формат 60x90/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Зак. № 910

Отпечатано ФГУП НИИ «Полюсйш. М^Ф^Стельмаха, 117342, Москва, Введенскогог3

09 ИЮН 2005

Введение. б

Глава первая. Анализ литературных данных использования для медицинских целей когерентных и некогерентных источников излучения оптического диапазона

1.1. Теоретические исследования фотофизического и фотохимического воздействия на организм лазерного и некогерентного излучения. flfl 1.2.1. Роль квантовой природы света.

1.1.2. Фотобиологическая роль спектральной характеристики.

1.1.3. Биофизика воздействия светом красного диапазона спектра излучения

1.1.4. Биофизика воздействия светом зеленого диапазона спектра излучения

1.1.5. Биофизика воздействия светом синего диапазона спектра.

1.1.6. Биофизика воздействия светом желтого диапазона спектра.

1.1.7. Роль дозы светового облучения.

1.2. Медико-биологическое и техническое обоснование выбора некогерентных излучателей.

Ф 1.2.1. Технические и медицинские требования к излучателям.

1.2.2. Сравнительные исследования фотобиологической активности лазеров и некогерентных излучателей.

1.2.2.1. Воздействие низкоинтенсивного свето-лазерного излучения на процесс интерферообразования у человека.

1.2.2.2. Биостимуляция клеток и стимуляция синтеза ДНК облучением некогерентным светом (in vitro) тепловых излучателей.

1.2.3. Типы некогерентных излучателей для аппаратурной реализации оптико-электронных устройств для медицины.

1.2.3.1. Суперяркие светодиоды для свето- (цвето) терапии.

1.2.3.2. Тепловые излучатели - галогенные лампы накаливания для фотодинамической терапии.

1.2.3.3. Импульсные газоразрядные ксеноновые лампы как излучатели для дерматологии.

Глава вторая. Принципы построения и аппаратурная реализация физиотерапевтических оптико-электронных устройств на основе суперярких светодиодов.

2.1. Аппаратура на основе светодиодных матриц для лечения ограниченных патологий.

2.1.1. Матричный излучатель на основе суперярких светодиодов красного цвета свечения.

2.1.2. Матричный излучатель на основе суперярких светодиодов зеленого и синего цвета свечения.

2.2. Принципы построения терапевтических аппаратов на основе светодиодных матричных систем.

2.2.1. Постановка задач для формирования алгоритма построения матричных систем.

2.2.2. Определение формы и первоначальных размеров матричной системы.

2.2.3. Определение общего количества светодиодов в матричной цилиндрической системе.

2.2.4. Распределение светодиодов по поверхности цилиндрической системы с учетом потерь на краях матриц.

2.2.5. Корректировка расстояний между светодиодами.

2.2.6. Расчет допустимых расстояний между матричной системой и облучаемой поверхностью.

2.2.7. Расчет краевых потерь излучения.

2.2.8. Расчет ограничений.

2.2.9. Расчет краевых эффектов.

Глава третья. Принципы построения и аппаратурная реализация оптико-электронных устройств на основе галогенных ламп для фотодинамической терапии.

3.1. Аппарат с доставкой излучения с помощью светового кабеля.

3.2. Аппарат с доставкой излучения с помощью конденсора.

3.3. Автоматизированная система расчета и контроля технологии изготовления интерференционных фильтров.

3.3.1. Технические требования.

3.3.2. Разработка конструкции интерференционных фильтров.

3.3.3. Автоматизированный метод расчета полосы пропускания интерференционных фильтров.

3.3.4. Расчет полосы пропускания и технология изготовления фильтров для спектрального диапазона 650-690 нм.

3.3.5. Расчет полосы пропускания и технология изготовления фильтров для спектрального диапазона 550-590 нм.

3.4. Расчет плотности мощности облучения.

- 3.5. Принципы построения и аппаратурная реализация прибора для измерения плотности мощности излучения.

3.6.Аппаратурная реализация аппарата с доставкой излучения через световой кабель.

Глава четвертая. Принципы построения и аппаратурная реализация оптико-электронных устройств на основе газоразрядных импульсных ламп для дерматологии.

4.1. Принципы построения аппаратов-аналогов на основе твердотельных лазеров и импульсных газоразрядных ламп.

4.1.1. Принципы построения оптико-электронных аппаратов-аналогов на основе импульсных твердотельных лазеров.

4.1.2. Принципы построения оптико-электронных аппаратов на основе импульсных газоразрядных ламп.

4.1.3. Назначение и описание работы основных функциональных блоков установки «Полюс-Ксенон».

4.1.4. Расчет КПД отражателя, плотности мощности излучения и интерференционного фильтра.

4.1.5. Обоснование и реализация методики измерения плотности потока облучения импульсной лампы.

Глава пятая. Опытно - экспериментальные и клинические исследования. Практическая значимость полученных результатов внедрения. ^

5.1. Опытно-экспериментальные исследования стимулирующего действия низкоинтенсивного лазерного и некогерентного излучений in vitro и in vivo.

5.2. Сравнительные результаты применения серийных терапевтических аппаратов типа АТС-01/660 («Тера Фот») для лечения обширных патологий.

5.3. Сравнительные результаты применения аппаратов АТО-1-150 для лечения онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии.

5.4. Сравнительные результаты клинического использования аппаратов «Полюс-Ксенон» и «Фото-Дерм».

Актуальность работы.

Традиционная фотобиология с использованием обычных (тепловых) источников света успешно развивалась в течение многих лет. Например, в Древнем Египте и Индии тысячи лет назад применялась фототерапия с помощью солнечного света и лекарственных препаратов, изготовленных из растений и их плодов. Многое было сделано за это время для понимания процессов фотосинтеза растений и бактерий, вьиснения природы зрения, фотопериодических явлений и др.

Появление принципиально нового инструмента - лазера подняло эти исследования на новый более высокой уровень и успешное решение таких проблем, которые раньше или совсем не ставились, или решались косвенным путем [3,10, 14, 26, 34, 44, 61, 81, 111].

Прежде чем обсуждать особенности взаимодействия лазерного излучения с биообъектом и те новые возможности, которые оно дает в фотобиологии и фотомедицине, необходимо рассмотреть свойства лазерного излучения и их принципиальные отличия от свойств излучения тепловых, импульсных газоразрядных и других некогерентных источников света. Обычный (тепловой) источник света отличается от лазера тем, что основной вклад в излучение дают спонтанные переходы, в системе отсутствуют инверсия и оптическая обратная связь. Все это приводит к существенным различиям в свойствах лазерных и нелазерных источников света. Лазерные источники обладают высокой степенью монохроматичности, пространственной когерентности, направленности, поляризации, интенсивности и яркости.

Рассмотрим основные свойства лазеров, применяющиеся для создания медицинской аппаратуры [23, 28, 45, 46, 83, 110].

Монохроматичность или высокая спектральная плотность мощности (интенсивности) излучения, или значительная временная когерентность обеспечивают:

1) проведение спектрального анализа с разрешением на много порядков превышающим разрешение традиционных спектрометров;

2) высокую степень селективности возбуждения определенного сорта молекул в их смеси, что важно для биологии;

3) позволяют реализовать голографические и интерференционные методы диагностики биообъектов.

Степень монохроматичности одномодового лазера определяется шириной линии генерации моды. Высокая монохроматичность определяет значительную спектральную плотность излучения. В зависимости от решаемых задач для лазеров, работающих в много-модовом режиме, можно обеспечить различную степень монохроматичности. Изменения в степени монохроматичности находят отражение и во временной когерентности, то есть способности образовать четкую интерференционную картину при соответствующей временной задержке складываемых световых пучков. Удобно временную когерентность характеризовать длиной когерентности 1К (1к=с хт^с/Зу, где с -скорость света, тк — время когерентности). Для одномодовых лазеров длина когерентности может быть чрезвычайно большой 1К ~105 см, что превосходит типичные потребности биологических и медицинских исследований.

Тепловые источники, например, натриевая лампа, имеют время когерентности г^КГ10 с, то есть /¿=3 см.

Пространственная когерентность излучения лазеров дает возможность получать световые пучки с высокой степенью направленности (коллимированности) и позволяет фокусировать их на биообъект до чрезвычайно малых размеров. Это необходимо для дистанционного анализа изучаемых биообъектов, обеспечения локальности медицинских исследований и эффективной транспортировки излучения по волоконным световодам, что тепловые источники в принципе обеспечить не могут. Лазерные пучки в режиме поперечной моды ТЕМооч характеризуются чрезвычайно высокой пространственной когерентностью, близкой к предельной [83]. Для большинства лазеров расходимость составляет несколько тысячных радиана (мрад). Это свойство лежит в основе лазерной микроскопии и микрохирургии. Роль расходимости излучения можно также представить себе, если сравнить интенсивность излучения, полученную от теплового (1т) и лазерного (/л) источников одинаковой мощности, расположенных на одинаковом расстоянии до объекта {1Л=1061т)

Лазеры характеризуются высокой степенью поляризации излучения. В этом проявляются когерентные свойства их излучения. Передача лазерного излучения по волоконным световодам круглого сечения приводит к деполяризации излучения за счет возбуждения многих волноводных мод.

Чрезвычайно высокая интенсивность лазерного излучения позволяет сконцентрировать в малом объеме значительную световую энергию. Тем самым вызвать многофотонные и другие нелинейные процессы в биологической среде (локальный тепловой нагрев, быстрое испарение, гидродинамический разрыв и т.д.). С точки зрения использования в медицине рассматривают не интенсивность, а яркость (В), которая является наиболее важным параметром любого источника излучения (Вт/см2-ср) В„=В/Аv или Вх=В/АХ , где Ду или ДЯ - ширина линии источника излучения [в Гц или нм]. Если сравнить яркость часто используемой в биологических исследованиях дуговой лампы киловаттной мощности с яркостью аргонового лазера (Р=10 Вт, А=488 нм), то получим: для дуговой лампы 5=103 Вт/см2-ср, ЯУ=Ю"10 Вт/см2-срТц; для лазера В=4-Ю9 Вт/см2-ср, Яу=1 Вт/см2-ср-Гц [19, 83].

Указанные свойства лазеров и значительное количество экспериментально-клинических исследований позволили реализовать различные методы лечения: лазерная фи-зио- и рефлексотерапия, лазерная хирургия и микрохирургия, офтальмология, лазерная фотодинамическая терапия, лазерная неинвазивная косметология и дерматология и др.

Малые габариты и масса лазеров, низкие питающие напряжения (для лазерных диодов), возможность эффективной доставки излучения в место лечения, широкий диапазон длин волн монохроматического излучения и возможность его модуляции по заданному закону, простота метрологического контроля параметров облучения (мощности и дозы), методики лечения ставят их в ряд излучателей, с которыми трудно конкурировать другим излучателям оптического диапазона [3, 33,43, 63, 76].

9 Введение

Однако анализ экспериментально-теоретических исследований показывает противоречивые результаты существования дополнительных биологических эффектов, связанных с основными свойствами лазеров — когерентностью и поляризацией. Эти спорные противоречия можно обнаружить при исследовании действия лазерного излучения на поверхностные слои достаточно крупного по своим размерам биологического объекта и на глубоко расположенные его части и органы. Проникая через кожу и другие ткани, лазерное излучение меняет свои свойства. Показано, что при прохождении через образцы биотканей (кожу, кость, скелетную мышцу, печень, мозг крысы) толщиной 200 мкм лазерный луч (длина волны 628 нм) не сохраняет когерентности и поляризации. Следовательно, проникающее вглубь организма излучение от лазерного источника действует подобно обычному неполяризованному и некогерентному свету в соответствующей спектральной области (Синяков B.C. и соавторы, 1983 г.) [86].

Подтверждением этого являются работы Т.Й. Кару, Г.С. Календо и др. (1982, 1983 г.г.), В.М. Чудновского, Г.Н. Леонова и др. (2002 г.) и других исследователей, в которых изложены положительные эффекты от воздействия излучения некогерентных источников света (светоизлучающих диодов, тепловых и импульсных газоразрядных) на биологические объекты [13, 14, 16, 32,58,77].

Кроме того, известно, что биологическое действие лазерных и светодиодных источников излучения примерно одинаково. Это объясняется тем, что решающим фактором здесь является монохроматичность излучения и совпадение его длины волны с максимумом полосы стимуляции биообъектов. Поскольку ширина этой полосы в биосреде, находящейся преимущественно в конденсированном состоянии, достаточно велика и составляет не менее 4(Н60 нм, то и к монохроматичности излучения предъявляют не слишком жесткие требования [11].

Следует отметить, что лазеры являются дорогостоящими приборами, требующими применения дорогостоящей оптики (как резонаторной, так и внерезонаторной), специальных источников накачки и специального инструментария для выполнения лечебных процедур.

10 Введение

Такие недостатки делают лазерную аппаратуру и лечебные процедуры дорогими и мало доступными для большинства больниц и клиник. Однако, теоретические и практические результаты клинических исследований многих известных ученых очень убедительны. В этой связи использование некогерентного излучения в медицине нельзя рассматривать как альтернативу лазерному и оно требует дополнительных сравнительных исследований воздействия этих видов излучений на биологические объекты [11,22, 35, 110,111, 112,114,115].

С появлением серийно выпускаемых суперярких светодиодов и с улучшенными характеристиками галогенных малогабаритных ламп различной мощности, газоразрядных импульсных ламп сверхвысокого давления трубчатого типа (например, ксеноновых) появилась возможность создавать терапевтическую и хирургическую аппаратуру на их основе, обеспечивающую высокий фотобиологический эффект для ряда методов светолечения наравне с лазерами [25, 111, 115,120].

Под термином «суперяркие» или «высокояркие» светодиоды понимаются светодио-ды нового поколения, имеющие световую отдачу от 20 лм/Вт и более (в красной, желтой, зеленой и синей областях спектра). Обычные светодиоды имеют в этих областях спектра световую отдачу не более 1-2 лм/Вт, что позволяет использовать их только в качестве сигнальных индикаторов [37,38].

Некогерентное излучение, как и лазерное, можно подразделить на низкоинтенсивное (0,1.500 мВт/см2) и высокоинтенсивное (>10 Вт/см2) и импульсное высокоинтенсивное (>10 Дж/см2) [40, 96].

К достоинствам суперярких светодиодов относится: а) за счет первичной формирующей линзы можно получать угловую расходимость излучения 25°-60°, формировать в пределах этого угла энергетическое распределение излучения (управление видом индикатрисы излучения) и собирать с излучающей площадки кристалла энергию в наибольшем угле охвата и распределять ее на выходе в заданном угле расходимости по определенному закону;

11 Введение б) возможность создания матриц и матричных систем для лечения ограниченных обширных патологий [1].

Достоинства галогенных ламп накаливания и импульсных газоразрядных ламп: а) простота схемотехнических и конструкторских решений; б) дешевизна аппаратуры и процедур.

На момент начала работы над диссертацией опубликованных исследований по применению некогерентного излучения, сравнительно с лазерами, было мало. Следует отметить работы по использованию в терапевтических целях суперярких светодиодов, например, в аппаратах «Мустанг» (фирма «Техника», г. Москва), «Милта» и «Рикта» (фирма «Милта», г. Москва), «Узор» (г. Калуга) и др. [63]. Имеются также теоретические работы о возможности использования тепловых источников излучения для терапии без предложения аппаратной реализации [113]. Предпосылки практического использования низкоинтенсивного импульсного излучения газоразрядных ламп для детской онкологии отражены в работах Атрощенко В.И. и др. (НИИ «Зенит», г. Москва, 1996 г.) [4], в которых аппаратура и исследования предусматривали терапевтическое лечение только сфокусированным световым пучком с отсутствием метрологического и методического обеспечения. Отсутствовала также отечественная аппаратура: на основе суперярких светодиодов для лечения ограниченных и обширных патологий (сведений о зарубежных аналогах нет), на основе узкополосного излучения галогенных ламп для лечения методом фотодинамической терапии (сведений о зарубежных аналогах нет), на основе узкополосного излучения импульсных газоразрядных ламп для лечения дерматологических заболеваний (аналог - зарубежная установка «ФотоДерм», Израиль).

Следовательно, ставятся задачи, основываясь на сопоставлении фотобиологического действия лазерного и некогерентного излучений на биологические объекты: - разработать принципы построения и аппаратурно реализовать дешевые, сравнительно с лазерами, оптико-электронные устройства на основе некогерентных источников (светоиз-лучающих диодов, галогенных ламп и импульсных газоразрядных ксеноновых ламп) для применения в физиотерапии, фотодинамической терапии и дерматологии;

- разработать контрольно-измерительное и методическое обеспечение предложенной аппаратуры.

Под контрольно-измерительным обеспечением в данной работе следует понимать: разработку прибора для контроля плотности мощности излучения и устройства для измерения плотности энергии излучения некогерентных излучателей.

Решение поставленных задач должно обеспечить разработку, производство и внедрение в практическое здравоохранение новых методов лечения и аппаратуры, научно-обоснованной не только по своему назначению, но -и по составу основных функциональных блоков, их техническим параметрам и контролю доз облучения. Все это в совокупности должно обеспечить появление нового сектора отечественного рынка дешевых изделий медицинского назначения на основе некогерентных излучателей.

Такой комплексный подход к проблемам использования некогерентных излучателей для медицинских целей позволяет считать диссертационную работу актуальной и сформулировать цель работы и задачи исследований.

Цель работы

Основная цель работы - проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также выполнение расчетных, схемотехнических, конструкторских и технологических решений, направленных на разработку принципов построения и аппаратурную реализацию оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины.

Под принципами построения (в данной работе) понимается разработка методов создания многофункциональных оптико-электронных устройств, функции которых в зависимости от медицинского назначения можно изменять за счет смены некогерентных источников излучения без существенного изменения их конструкции.

Задачи исследований

1. Анализ литературных данных использования для медицинских целей когерентных и некогерентных источников излучения оптического диапазона.

2. Экспериментальные сравнительные исследования in vitro и in vivo лазерных и некогерентных излучателей.

3. Медико-биологическое и техническое обоснование выбора некогерентных излучателей для оптико-электронных устройств медицинского назначения.

4. Разработка принципов построения и аппаратурная реализация устройств на основе некогерентных излучателей:

- суперярких светодиодов для реализации терапевтической аппаратуры для лечения ограниченных и обширных патологий;

- галогенных ламп для реализации аппаратуры лечения заболеваний методом фотодинамической терапии;

- импульсных ксеноновых газоразрядных ламп сверхвысокого давления для реализации аппаратуры лечения дерматологических нарушений методом высокоинтенсивных световых неинвазивных процедур.

5. Разработка контрольно-измерительного обеспечения энергетических характеристик облучения.

6. Оценка результатов практического применения в медицинских целях оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения.

Методы исследований

При проведении теоретических и экспериментальных исследований, направленных на разработку принципов построения и аппаратурную реализацию оптико-электронных устройств на основе некогерентных излучателей оптического диапазона для медицины автором использовались:

- модель процессов поглощения, пропускания и отражения светового излучения биотканью;

- модель качественной оценки влияния силы стимулирования (дозировки) светового излучения на различные виды биоэффектов (закон Арндта-Шульца);

- метод хемилюминесценции;

14 Введение

- графические модели фотобиологической активности когерентного (лазерного) излучения и некогерентного излучения светодиодов, тепловых и импульсных газоразрядных ламп сверхвысокого давления (закон Гротгуса-Дрейпера);

- фотофизическая и фотохимическая модель фотодинамического эффекта;

- графическая модель оптической прозрачности биоткани;

- метод Фримеля Г. (получение перитонеального смыва макрофагов);

- метод Бейума А. (выделение лейкоцитов, гранулоцитов и макрофагов);

- методы измерения мощности и энергии некогерентного излучения.

Научная новизна

1. Научный характер разработки принципов построения оптико-электронных устройств медицинского назначения на основе суперярких светодиодов, галогенных и импульсных газоразрядных ламп подтверждается совокупностью анализа литературных данных и опытно-экспериментальных результатов сравнительных исследований воздействия (in vitro и in vivo) лазерного и некогерентного излучений на биологические объекты, медико-техническим обоснованием конкретных типов некогерентных излучателей, а также контрольно-измерительным и методическим обеспечением процессов лечения.

2. Предложены и реализованы автором: а) алгоритмический метод построения физиотерапевтической аппаратуры на базе суперярких светодиодов, научная новизна которого в совокупности основывается на учете топологии биообъекта, геометрических и энергетических характеристик светодиодов и формы облучателя с целью достижения необходимой равномерной освещенности, на контрольно-измерительном и методическом обеспечении лечения обширных патологий; б) метод построения оптико-электронных устройств на базе галогенных ламп, научная новизна которого в совокупности основывается на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления интерференционных фильтров, позволяющих совместить спектр поглощения фотосенсибилизатора и узкополосного спектра действия с целью обеспе

15 Введение чения фотодинамического эффекта, контрольно-измерительном и методическом обеспечении лечения онкологических заболеваний; в) метод построения оптико-электронных устройств на базе импульсных газоразрядных ксеноновых ламп сверхвысокого давления, научная новизна которого в совокупности основывается на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления интерференционных фильтров с целью получения из сплошного спектра излучения импульсных ламп узкополосного излучения, на обосновании и реализации методики измерения облученности и методическом обеспечении лечения дерматологических заболеваний.

Практическая значимость работы

1. Созданы при участии автора: а) зарегистрированный Минздравом РФ и сертифицированный Госстандартом РФ аппарат терапевтический светодиодный АТС-01/660 «Тера Фот» на основе суперярких све-тодиодов для лечения обширных патологий; б) аппарат терапевтический онкологический АТСМ-150 на основе узкополосного излучения галогенной лампы для фотодинамической терапии рака с использованием отечественного фотосенсибилизатора «Фотосенс» (и возможным применением других отечественных фотосенсибилизаторов типа «Фотогем», «Радахлорин», при условии замены узкополосных интерференционных фильтров), на который Минздравом РФ утверждены медико-технические требования, разрешающие проведение технических и клинических испытаний с последующей регистрацией аппарата Минздравом РФ и его сертификацией Госстандартом РФ.

2. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также предложенные конструкторско-технические решения использованы при разработке:

- аппаратуры на базе светодиодных матричных систем для светотерапии ограниченных и обширных патологий;

- оптико-электронных аппаратов на основе галогенных ламп для фотодинамической терапии;

- оптико-электронных устройств на основе импульсных ксеноновых ламп сверхвысокого давления для дерматологии.

3. Результаты диссертации использованы в серийном производстве ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха (г. Москва):

- аппаратов светотерапевтических полупроводниковых типа АСТП-4-1, АСТП-4-2, АСТП-4-3;

- аппаратов терапевтических полупроводниковых серии «Тера Фот» типа АТС-01/660, АТС-02/660, АТС-01/860, АТС-02/860;

- аппаратов терапевтических онкологических типа АТО-1-150;

- установки для дерматологии типа «Полюс-Ксенон».

4. Результаты работы также используются:

- в руководствах врачам для выбора техники и методик процедур свето-лазерной терапии;

- в учебном процессе Московского энергетического института (Технического университета) при изучении дисциплины «Оптико-электронные приборы для медицины». ;

Положения, выносимые на защиту

1. Теоретические и опытно-экспериментальные исследования результатов сравнительного воздействия лазерного и некогерентного излучений на биообъекты в сочетании с расчетами, схемотехническими, конструкторскими и технологическими решениями, а также с контрольно-измерительным и методическим обеспечением процессов лечения, позволяют разработать принципы построения оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины.

2. Метод построения физиотерапевтической аппаратуры на базе суперярких свето-диодов, в совокупности основывающийся на разработке алгоритма её проектирования, учитывающего энергетические и геометрические параметры светодиодов, форму и размеры облучаемой биоповерхности, а также контрольно-измерительное и методическое обеспечение позволяют создать аппаратуру лечения обширных патологий.

3. Метод построения оптико-электронных устройств на базе галогенных ламп, в совокупности основывающийся на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления узкополосных интерференционных фильтров, позволяющих совместить спектры действия и поглощения для получения фотодинамического эффекта, а также способы доставки излучения на биообъект и контрольно-измерительное и методическое обеспечение позволяют реализовать аппаратуру лечения онкологических заболеваний.

4. Метод построения оптико-электронных устройств на базе высокоинтенсивных импульсных источников света, основывающийся на автоматизированной системе расчета и контроля технологии изготовления интерференционных фильтров для получения узкополосного излучения, а также методика контроля величины облученности и методическое обеспечение позволяют разработать аппаратуру для неинвазивных дерматологических процедур.

Апробация работы и публикации

Материалы работы докладывались и обсуждались:

- на Международной конференции и Научно-практической конференции Северо -Западного региона РФ «Лазерные и информационные технологии в медицине XX века» (Санкт-Петербург, 2001);

- на Международной конференции и Российской научной школе «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий» (Москва, 2001);

- на Научно практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации больных и инвалидов» (Москва, 2001);

- на Научно-практической конференции «Электростимуляция-2002» (Москва, 2002);

- на десятой ежегодной конференции «Лазеры для медицины, биологии и экологии -2002» (Санкт-Петербург, 2002);

- на пятой Международной конференции по реабилитологии (Москва, 2004);

- на научно-техническом семинаре «Молодые светотехники России» (Москва, 2004).

Основное содержание работы опубликовано в 14 печатных работах.

Участие в монографиях:

1. Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В. Свето-лазерная терапия./ Под редакцией проф. Брехова Е.И. - Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 256 е.,

2. Ларюшин А.И., Никитина М.В., Хизбуллин Р.Н. Компактные оптико-электронные устройства на основе светодиодов для локальной физиотерапии. - Казань: Издательство КГЭУ, 2003. - 160 с.

Участие в учебных пособиях:

1. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Оптико-электронные приборы для медицины. Учебное пособие. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 152 е.,

2. Ларюшин А.И., Буйлин В.А., Никитина М.В., Потаенно Т.А. Свето-лазерный терапевтический кабинет. Краткое методическое руководство по применению аппаратов для свето-лазерной терапии. - Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 63 с.

Статьи в научных журналах и сборниках:

1. Ларюшин А.И., Мишанин Е.А., Кузьмич А.П., Никитина М.В. Аппарат электро-лазерный терапевтический урологический АЭЛТИС-Синхро-02 «Ярило». //Труды научно-практической конференции «Электростимуляция-2002». - М.: ЗАО «ВНИИИМП-Вита» РАМН,2002.-С. 215-222.,

2. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Новая оптико-электронная техника для новых медицинских технологий. //Материалы Международной Конференции и Научно-практической конференции Северо-Западного региона РФ «Лазерные и информационные технологии в медицине XX века», ч. II. - СПб. 2001. - С.579-580.,

3. Ларюшин А.К, Никитина М.В. Современные направления развития лазерной техники для медицины // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации больных и инвалидов». - М., 2001. - С. 176-178.,

4. Ларюшин А.И., Никитина М.В., Потаенко Т.А. Оптико-электронный физиотерапевтический кабинет. Техника и методики процедур свето-лазерной терапии. // Материалы V Международной конференции по реабилитологии. — М., 2004. - С.36.,

5. Никитина М.В. Аппарат электро - лазерный терапевтический урологический

АЭЛТУ-02. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000. - № 14. - С. 27.,

6. Никитина М.В. Аппарат локальной фотодекомпресии. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000.-№ 15.-С. 30-31.,

7. Никитина М.В. Аппараты терапевтические светодиодные «Тера Фот». // Медицина, ветеринария, фармация, 2000. - № 17. - С. 32-33.,

8. Никитина М.В. Аппараты фототерапевтические на основе полупроводниковых лазерных и светодиодных матриц.// Медицина, ветеринария, фармация, 2001. - № 9. — С. 63.,

9. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Новые оптико-электронные устройства для медицинских технологий. / Материалы Международной конференции и Российской научной школы «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий», Часть 7. - М.: НИИ «Автоэлектроника», 2002. - С.34-35.

10. Потаенко Т.А., Никитина М.В. Оптико-электронный физиотерапевтический кабинет, техника и методики свето-лазерной терапии. // Сборник тезисов докладов на научно-техническом семинаре «Молодые светотехники России». — М., 2004. — С.89-91.

Личный вклад соискателя

Результаты, представленные в диссертации получены лично соискателем или в соавторстве при его непосредственном участии. Автором лично сформулированы научные задачи, выбраны пути их решения, предложены методы и схемы экспериментальных исследований.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается: а) согласованием теоретических и собственных медико-биологических и технических исследований для обоснования выбора источников некогерентного излучения для све-тотерапии, фотодинамической терапии рака и дерматологии; б) согласованием теоретических и экспериментальных исследований спектральных, энергетических и временных характеристик суперярких светодиодов на основе многопроходных двойных гетероструктур для создания на их базе светотерапевтических облучателей; в) согласованием теоретических расчетов, конструкторских и схемотехнических решений с результатами испытаний разработанных оптико-электронных устройств для лечения рака и применения в дерматологии.

Однако, проведенные автором исследования воздействия некогерентного узкополосного излучения на организм, выделения факторов его дозирования и обоснование применения светодиодных, тепловых и газоразрядных источников облучения на данном этапе еще не устанавливают все механизмы световой фотобиактивации. Сложность проблемы в дальнейшем требует объединения усилий ученых, врачей и инженеров с целью дальнейшего изучения узкополосного некогерентного излучения с целью внедрения его в разные области медицины, что дополнительно подчеркивает актуальность выбранной темы диссертации.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы. Основной текст диссертации изложен на 212 страницах. Список литературы включает 120 библиографических источников. Диссертация проиллюстрирована рисунками, таблицами и графиками.

ВЫВОДЫ

1. Анализ сравнительных экспериментальных механизмов биостимулирующего действия низкоинтенсивного лазерного и некогерентных излучателей и сопоставление эффективности их действия на функциональную активность лейкоцитов in vitro позволяет разработать методы лечения различных воспалительных заболеваний.

2. Анализ сравнительных результатов клинических испытаний светотерапевтиче-ских аппаратов типа АСТП-60/0,65-4-1 с лазерами позволило их внедрить для лечения ограниченных патологий.

3. Анализ сравнительных результатов клинических испытаний светотерапевтиче-ских аппаратов типа АТС-01/660 «Тера Фот» с магнито - лазерными аппаратами позволило их внедрить для лечения обширных патологий.

4. Сравнительные результаты клинических испытаний аппаратов типа АТО-1-150 с лазерными аппаратами позволяют рекомендовать использовать их для лечения рака методом фотодинамической терапии, когда нет необходимости использовать узкий пучок лазерного излучения (например, для облучения обширных поверхностей); в этом случае предложенный аппарат проще по устройству, портативнее и дешевле.

5. Сравнительные результаты использования аппаратов «Полюс-Ксенон» и «ФотоДерм» на основе высокоинтенсивных импульсных источников света позволяет рекомендовать аппарат «Полюс-Ксенон» для проведения неинвазивных дерматологических процедур (лечение васкулярных и пигментных патологий кожи), основываясь на многолетней медицинской технологии, отработанной с помощью аппарата «ФотоДерм».

202 Заключение пульсных ксеноновых ламп), основываясь на передовых технологиях зарубежной эстетической медицины (лечение васкулярных и пигментных патологий кожи).

8. Клинические испытания оптико-электронных физиотерапевтических аппаратов на основе некогерентных излучателей АСТП-4-1, АТС-01/660, онкологических терапевтических АТО-1-150 и дерматологических «Полюс-Ксенон» в экспериментах с организмами «ш vi tro» и «/и v/vo», проведенных рядом медицинских учреждений подтвердили хороший лечебный эффект от внедрения вышеперечисленных устройств, предложенных и аппаратурно реализованных при участии автора.

9. Полученные результаты используются:

- в серийном производстве медицинской аппаратуры на основе светодиодов, тепловых и импульсных высокоинтенсивных источников света (ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха);

- в учебном процессе Московского энергетического института при изучении дисциплины «Оптико-электронные приборы для медицины»;

- в руководстве врачам для выбора техники и методик свето-лазерных процедур.

1. Аксененко М.Д. Приемники оптического излучения. М.: «Радио и связь», 1987. -256 с.

2. Берндт К.Г. Методы контроля и измерения толщины плёнок и способы получения плёнок, однородных по толщине. /В кн. «Физика тонких плёнок», т. 3. М.: «Мир», 1968. -С. 7-57.

3. Вельшер Л.З., Стаханов М.Л., Жаров В.П. и др. Применение лазерных и светодиодных излучателей при сочетанной фототерапии больных артрозом// Лазерная медицина. 1999. - Т.№, вып. 2. - С. 9-11.

4. Вермель С.Б. Медицинское светолечение (биологическое и лечебное действие света). -М.: Наука, 1926.-215 с.

5. Владимиров Ю.А. Три гипотезы о механизме действия лазерного облучения на клетки и организм человека// Эффективная медицина: Сб. статей. М., 1994. - С. 51-67

6. Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М.: Высшая школа, 1989 - 175 с.V

7. Воробьева Л.Н., Веселовский А.Б., Власов Д.Т. Влияние светодиодного излучения на состояние микроциркуляции.// Проблемы лазерной медицины. Материалы 4 международного конгресса. — М.-Видное, 1997. — С. 247.

8. Гаусман В., Фолк Р. Руководство по светолечению. / Пер. с нем. Под ред. С.А. Бруштей-на. М.: Госуд. Мед. изд-во, 1929. - 394 с.

9. Голубева Г.И., Розенкранц С.А., Гарина Г.И. Некоторые свойства узкополосных интерфе-j ренционных фильтров. // Оптико-механическая промышленность, 1965. №4. - С. 1-6.

10. Гудвин Б. Временная организация клетки. М.: Мир, 1996. - 251 с.

11. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 384 е., ил.

12. Дуванский В.А. Фотодинамическая терапия в комплексном лечении больных с острыми гнойными заболеваниями мягких тканей.// Лазерная медицина, 2003. Том 7, вып. 3-4.-С. 41-45.

13. Дъюли У. Лазерная технология и анализ материалов. М.: Мир, 1986 - 425 с.

14. Жаров В.П., Калинин КН., Борисов А., и др. Фотоматричная терапия постмастэкто-мических операций // Лазерная медицина, 2002. Том 3, вып. 3-4. - С. 29-34.

15. Жаров В.П., Меняев Ю.А., Змиевской Г.Н. и др. Основные вопросы проектирования матричных фототерапевтических аппаратов // Лазерная медицина, 2002. Том 6, вып. 4.- С. 36-41.

16. Захаров С.Д. Иванов A.B. Светокислородный эффект в клетках и перспективы его применения в терапии опухолей. // Квантовая электроника, 1999. Том 29, №3. -С. 192-215.

17. Звелто О. Принципы лазеров / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 400 с.

18. Зродников B.C., Карандашов В.И., Палеев Н.Р. и др. Светодиодные облучатели крови // Матер. Междунар. конфер. «Клиническое и экспериментальное применение новых лазерVных технологий». М. - Казань, 1995. - С. 451-452.25

19. Зубкова С.М. Сравнительный анализ биологического действия микроволн и лазерного из лучения // Вопросы курортологии, 1996. № 6. - С. 31-34.

20. Илларионов В.Е. Медицинские информационно-волновые технологии. М.: Всероссийский центр медицины катастроф «Защита», 1998. - 50 с.

21. Илларионов В.Е., Гаптов В.Б. Основы научно-практической и научно исследовательской деятельности в медицине.— М., 2003. 63 с.

22. Илларионов В.Е., Ларюшин А.И. Лазерные и другие оптико-электронные устройства для медицины. Казань.: Абак, 2001. - 172 с.

23. Импульсные источники света / Под ред. Маршака И.С. М.: Энергия, 1978. - 370 с.

24. Калитеевский Н.И., Чайка М.П. Интерферометр Фабри-Перо и некоторые его приложения в спектроскопии. В кн.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. JL: «Наука», 1970. -С. 160-200 (АН СССР).3.

25. Карандашов В.И., Петухов Е.Б., Зродников B.C. Фототерапия (светолечение): Руководство для врачей / Под ред. Н.Р. Палеева. М.: Медицина, 2001. - 392 с.

26. Кару Т.Й., Календо Г.С., Лехотов B.C. и др. Зависимость биологического действия низкоинтенсивного света на клетки Hela от когеренитности, дозы, длины волны и режима облучения // Квантовая электроника, 1982. № 9. - С. 1761-1767.

27. Квантовая терапия в практической косметологии: Методическое пособие для врачей. / А.Я. Гробовщинер, В.И. Корепанов, Ю.Б. Хейфец, В.Б. Шамов, Б.А. Пашков. М.: ЗАО

28. МИЛТА ПКП ГИТ», 2000 - 74с.

29. Кипшидзен Н., Хомерики С.Г., Кубатиев A.A. и др. Функциональное изменение ней-трофилов крови при дилатационной кардиомиопатии и их коррекция низкоинтенсивным лазерным излучением// Тер. архив, 1992. Т.64, №9. - С.78-81.

30. Клебанов Г.И. Мембранные механизмы фотобиологического действия низкоинтенсивного лазерного излучения // Мембраны. Сер. Критические технологии, 2000. — №6V- С 26-45.

31. Клебанов Г.И., Владимиров Ю.А. Клеточные механизмы прайминга и активация фагоцитов // Успехи современной биологии, 1999. Т.119, №7. — С. 16-26.

32. Коган JI.M. Полупроводниковые светоизлучающие диоды. — М.: Энергоатомиздат, 1983.-208 с.

33. Коган Л.М. Светодиоды нового поколения для светосигнальных и осветительных ¿ry^j приборов./ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. Новости светотехники. Выпуск 7-8 (34-35).1. М.: Дом Света, 2001 48 с.

34. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. М.: Агропромиздат, 1991. — 240с.

35. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.Г. и др. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. Самара-Киев: Здоров'е, 1993. - 265 с.

36. Королёв Ф.А., Клементьева А.Ю. Интерференционные светофильтры с шириной полосы Р*^ пропускания 1.5 Ä. //Оптика и спектроскопия, 1960. Том 9, вып.5. - С. 648-652.

37. Крылова Т.Н. Интерференционные фильтры из многослойных диэлектриков. //Оптика и спектроскопия, 1959. Том 6, вып.6. - С. 784-787.

38. Лазеры в клинической медицине. Руководство для врачей. /Под ред. проф. С.Д. Плетнева. -М.: Медицина, 1996-430 с.

39. Лазеры и фотосинтез./ Под ред. М.Г. Гольдфельда // Итоги науки и техники. Биофизика. Т. 19. -М.: ВИНИТИ, 1986.

40. Ларюшин А.И. Принципы лазеров для промышленности и медицины. — Казань: Абак, mi-212 с.

41. Ларюшин А.И, Буйлин В.А., Никитина М.В. и др. Свето-лазерный терапевтический кабинет. Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 48 с.

42. Ларюшин А.И., Никитина М.В., Потаенно Т.А. Оптико-электронный физиотерапев-^ тический кабинет. Техника и методики процедур свето-лазерной терапии. // Материалы V Международной конференции по реабилитологии. М., 2004. - С.36.

43. Ларюшин А.И., Никитина М.В. Оптико-электронные приборы для медицины. Учебное пособие. М.: Издательство МЭИ, 2003. - 152 е., ил.

44. Ларюшин А.И, Никитина М.В. Современные направления развития лазерной техникиЛдля медицины // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации больных и инвалидов». М., 2001. — С. 176-178

45. Ларюшин А.И, Никитина М.В., Потаенко Т.А. Оптико-электронный физиотерапевтический кабинет. Техника и методики процедур свето-лазерной терапии. // Материалы V Международной конференции по реабилитологии. М.: Издательство «Златограф», 2004. -С.36.

46. Международная конференция «Новые направления лазерной медицины». М., 1996.

47. Леонова Г.Н., Майстровская О.С., Чудновский В.М. и др. Гелий-неоновое лазерное излучение как индуктор интерферона//Вопросы вирусологии, 1994. № 3. -С.110-121.

48. Леонова Г.Н., Майстровская О.С., Чудновский В.М. и др. Индукция интерферона под воздействием непрерывных низкоэнергетических излучений // Лазерная терапия в практике врача. -Владивосток, 1994.-С.33-39.

49. Леонова Г.Н., Чудновский В.М., Майстровская О.С. и др. Влияние гелий-неонового лазерного излучения на индукцию интерферона // Лазерная терапия на Дальнем Востоке. -Владивосток, 1993. С. 18-22.59

50. Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. М.: Наука, 1988.-420 с.

51. Монич В.А. Перспективы создания фототерапевтических источников люминесцентного монохроматизированного излучения.// Медицинская техника, 1993. №5. - С. 17-20.

52. Москвин С.В. Эффективность лазерной терапии. М.: Фирма «Техника», 2003. — 256 с.

53. Мюллер Г.Й. Прикладная лазерная медицина. Учебное и справочное пособие. М.: Итерэксперт, 1997. - 340 с.

54. Нефедов Е.И., Протопопов A.A., Семенцов А.Н. и др. Взаимодействие физических полей с веществом. Тула: ТулГУ, 1995. - 179 с.

55. Никитина М.В. Аппарат локальной фотодекомпресии. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000. № 15. - С. 30-311. VV г 59

56. Никитина М.В. Аппарат электро лазерный терапевтический урологический АЭЛТУ-02. //Медицина, ветеринария, фармация, 2000. - № 14. - С. 2770

57. Никитина М.В. Аппараты терапевтические светодиодные «Тера Фот». //Медицина, ветеринария, фармация, 2000. № 17. - С. 32-3371

58. Никитина М.В. Аппараты фототерапевтические на основе полупроводниковых лазерных и светодиодных матриц.// Медицина, ветеринария, фармация, 2001. № 9. -ГV' С. 63

59. Никольский С.М. Курс математического анализа. М.: Наука, 1975. - В двух томах.

60. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. М.: Радио и связь, 1989. - 340 с.

61. Обросов А.Н. О теориях рефлекторного механизма действия физических факторов и функциональных систем организма // Вопросы курортологии, 1985. №3. - С. 46-48.

62. Основы лазерной физио- рефлексотерапии. / В. И. Козлов, В.А. Буйлин, Н.Г. Самойлов и др. Самара-Киев: Здоров'я, 1993. - 216 с.

63. Пастухова Н.К., Чаленко В.В., Жемков В.Ф. и др. Сравнение действия лазерного и \ светодиодного излучения крови при лечении эндогенной интоксикации // ЛазернаяWмедицина., 1997.- Т. 1, вып. 2. С.32.

64. Плеханов Г.Ф. Восприятие информации живыми системами. М.: Наука, 1965. - С.273-278.

65. Пресман A.C. Электромагнитные поля и живая природа. М.: Наука, 1968. - 288 с.

66. Прикладная лазерная медицина (учебное и справочное пособие). /Под редакцией Бер-лиена Х.-П., Мюллера Г.Й. М.- Берлин: Центр лазерной и медицинской психологии, 1997.-420 с.

67. Г^ 83. Приезжее A.B., Тучин В.В., Шубочкин Л.П. Лазерная диагностика в биологии и медицине. М.: Наука, 1989. - 240 с.

68. Ракчеев А.П. Основные аспекты применения лазеров в дерматологии и косметологии // Вестник дерматологии и венерологии, 1993. №5. - С. 10-13.

69. Ремизов А.Н. Медицинская биологическая физика. М.: Высшая школа, 1987. - 638 с.

70. Синяков B.C., Хайдаков М.И. К вопросу о глубине проникновения релеевских волн, возбуждаемых в живых тканях// Актуальные проблемы заболевания и выздоровления.-М., 1983. С.154-156.

71. Скибунов И.В., Тарасов П.А., Семьянов К.А. и др. Кинетика накопления препарата Фотосенс лейкоцитами и эритроцитами крови человека// Лазерная медицина, 1999. -Т.З, вып.3-4. С.62-64.

72. Соколова P.C. Устойчивые непоглощающие зеркала к интерферометрам Фабри-Перо для V ультрафиолетовой области спектра. //Оптико-механическая промышленность, 1971. №6.ущ- С. 39-44.

73. Странадко Е.Ф. Аналитический обзор по аппаратуре для фотодинамической терапии. // «Использование лазеров для диагностики и лечения заболеваний». Научно-информационный сборник (приложение к бюллетеню «Лазер-Информ»), 1998. вып. 2.— С.42 - 47.

74. Странадко Е.Ф. Современное состояние проблемы фотодинамической терапии и бли-/^у жайшие задачи. // Лазерная медицина, 2002. Том 6, вып. 4.- С. 71-72.

75. Строиадко Е.Ф., Толстых П.И., Копаева В.Г. и др. Современное состояние и перспективы развития фотодинамической терапии неопухолевых заболеваний // Использование лазеров для диагностики и лечения заболеваний, 2001. вып.З. - С.42.

76. Теория и расчет элементов приборов. /Г.Г. Ишанин, Э.Д. Панков, B.C. Радайкин, А.Э Потенкин. СПб.: Политехника, 1993. - 224 с.93

77. Тетерина Т.П. Свет, глаз, мозг. Принципы цветолечения. — Калуга: Облиздат, 1998. -215 с.

78. Толстых П.И., Клебанов Г.И., Шехтер А.Б. и др. Антиоксиданты и лазерное излучение в терапии ран и трофических язв. М.: Изд. Дом «Эко», 2002. - 238 с.

79. Треногин В.А. Функциональный анализ. М.: Наука, 1980. - 156 с.

80. Улащик B.C. Лукомский И.В. Основы общей физиотерапии. — Минск-Витебск: Здравоохранение, 1997. 256 с.

81. Улащик B.C. О влиянии физических факторов на действие других лечебных средств (к проблеме терапевтической интерференции) // Вопросы курортологии, 1998. №4. - С. 4649.

82. Фото динамическая терапия в гинекологии. / С.А. Дидвани, В.М. Зуев, С.С. Харнас, JI.A. Беляева, В.Б. Лощеное II Лазерная медицина, 2000. Том 4, вып. 4. - С. 72-79.

83. Фримель Г. Иммунологические методы/ Пер. с нем. М.: Медицины, 1987. - 427 с.

84. Фурман III.А. Современные диэлектрические узкополосные пропускающие интерференционные фильтры. //Оптико-механическая промышленность, 1968. №9. - С. 50-62.

85. Хирд Г. Измерение лазерных параметров/ Под ред. Ф.С. Файзуллова. М.: Мир, 1970. - 540 е., ил.

86. Хусман В., Волк Р. Руководство по светолечению. М. - JL: Госмедиздат, 1929. - 360 с.

87. Чудновский В.М., Леонова Г.Н., Скопинов С.А. и др. Биологические модели и физические механизмы лазерной терапии. Владивосток: Дальнаука, 2002. — 157 с.

88. Шкляревский И.Н., Лупашко Е.А. Дисперсия фазового скачка, возникающая при отражении света от многослойных диэлектрических покрытий. //Оптика и спектроскопия, 1966. -Том 21, вып. 4. С. 482-487.

89. Шредингер Э. Что такое жизнь? С точки зрения физика./ Пер. с англ. М.: Атомиз-дат, 1972.-240 с.

90. Энциклопедический словарь медицинских терминов / Под ред. Петровского Б.В. М.: Советская энциклопедия, 1982. - в трех томах.

91. Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике: Учеб. пособие для медвузов. /Под ред. А.Н. Ремизова. М.: Высш. шк., 1987. - 271 е., ил.

92. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: Машиностроение, 1989.-225 с.

93. Anatomical atlas of Chinese acupuncture points. Jinan, China, 1988. - P. 239.

94. Baumeister Ph. Methods of all-dielectric bandpass design. //Topical of Meeting on Optical Interference Coatings., April 1984. vol. 84.4.

95. Haina D., Brunner R., Landthler M. Animal experiments on light- in-deuced wound healing // Development of laser. 4-th congress of Intern. Soc. for laser Surgery. Tokyo, 1981. -P. 1-3.

96. Karu T.J. Photobiology of low-power laser therapy. London, Paris, New York: Harward Acad. Publishers, 1989. - 187 p.

97. Karu T.J., Kalendo G.S., Letokhov V.S., Lobko V.V. Biostimulation of Hela cells by low intensity visible light. II. Stimulation of DNA and RNA synthesis in a wide spectral range// II Nuovo Cimento D. 1984. - Vol.3. - P.309-318.

98. Kert J., Rose L. Clinical Laser Therapy. Low Level Laser Therapy. // Scandinavian Medical Laser Technology. Copenhagen. - 1989.

99. Lubart. P., Rochkind S., Sharon U., Hissan V. A light sources for phototherapy // Laser Therapy, 1991.-v.3, l.-P. 15-17.

100. Macleod H.A. Thin Thilm. Optical Filters. New York: Americ. Elsevier Publ. Comp., 1969. -P. 318.

101. Nakahama S., Nakamura S., Senoh M., Iwasa N. Et al. High-power InGaN single-quantum-well-structure blue and violet light-emitting diodes.// J. Appl. Phys., 1995. v.61. -P. 1868.

102. Nakamura S„ Senoh M., Iwasa N. Et al. High brightness InGaN/AlGaN Double-blue-green light-emitting diodes. // J. Appl. Phys., 1994. v.16. - P. 8189.

103. Nakamura S., Senoh M., Iwasa N. Et al. Superbright Green InGaN sin-gle-quantum-well-structure light-emitting diodes. // J. Appl. Phys., 1995. v.34. - P. 1332-1333.

104. Thelen A. Design of multilayer interference filters. //Progress in Optics, Edited by G. Hass and R. Thun (Academic Press). New York, 1969. - V.5.