Отчет по преддипломной практике по специальности "информационно измерительная техника"

ФГБОУ  ВПО  УГАТУ

                                                          

 

                                                                           Кафедра ЭиБТ

 

 

 

 

 

 

Отчет по преддипломной  практике.

 

 

                                           Выполнила студентка  группы ИДМ-511

                                                                    Антипина Анастасия Владимировна

                                                                    Проверила Уразбахтина Юлия Олеговна

 

 

 

 

 

 

 

Уфа-2012

Лазерное терапевтическое устройство

1. Теоретические сведения о лазерной терапии.

Лазерная терапия —  это применение электромагнитного  излучения в сочетании с уникальными  физическими свойствами, вследствие которого под действием лазера (источника когерентного оптического излучения высокой плотности и направленности) происходит прямая активация мембранных и ферментных структур клеток, нервных рецепторов и межтканевых компонентов. Этот вид лечения широко применяется во многих областях современной медицины. В лазеротерапии существует возможность варьировать методы воздействия и, руководствуясь необходимостью, выбирать: локальное (направленное на рефлексогенные точки, патологические очаги, либо на отдельные органы), полиорганное или общее облучение. Лазерные методы лечения занимают одно из ведущих мест в списке самых перспективных направлений современной медицины.

Энергия получается за счет индуцированного излучения. Это  явление происходит в так называемом лазерном генераторе. Данный источник энергии фактически является ядром лазерного устройства.

Испускаемую энергию  можно рассматривать как поток  фотонов. Эти фотоны, имеющие определенное количество энергии, взаимодействуют  с элементами в биологических  структурах. Взаимодействие возможно только в том случае, когда фотоэнергия «соответствует» элементарным структурам в организме. Из-за этого происходит выборочное взаимодействие, которое зависит от длины волны излучения. Уникальные физические свойства лазерной энергии заключаются в следующем:

           1. Монохроматизм (энергия только с одной длиной волны). Вероятно, данное физическое свойство, главным образом, отвечает за биологическую реакцию организма.

          2. Когерентность (лучи в фазе).

3. Высокая интенсивность  (в сравнении с обычным светом).  

Энергия может излучаться непрерывно или импульсно. 
В зависимости от характера взаимодействия лазерного света с биологическими тканями различают три вида фотобиологических эффектов:  
1) Фотодеструктивное воздействие, при котором тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты света вызывают деструкцию тканей. Этот вид лазерного взаимодействия используют в лазерной хирургии       2) Фотофизическое и фотохимическое воздействие, при котором поглощенный биотканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, вызывает фотохимические и фотофизические реакции. На этом виде взаимодействия основывается применение лазерного излучения как терапевтического.

3) Невозмущающее воздействие,  когда биосубстанция не меняет  своих свойств, в процессе взаимодействия  со светом. Это такие эффекты,  как рассеивание, отражение и проникновение. Этот вид используют для диагностики (например – лазерная спектроскопия).

В физиотерапии используют низкоэнергетическое излучение  с целью стимуляции регенеративных процессов, анальгезирующего, противовоспалительного действия.

Анальгезирующее действие.

Одним из самых заметных действий, отмечаемых врачом-практиком, является часто быстрое ослабление боли (иногда наступающее через 5 минут). Данное действие можно рассматривать  как результат выделения ферментов  и эндорфинов и активации макрофагов. Кроме этого есть и вторичное ослабление боли за счет стимуляции рассасывания отека и нормализации локальной кислотности благодаря улучшению микроциркуляции. На практике  временное усиление боли обычно наблюдается после 3-4 сеансов. Однако эта боль вскоре снова исчезает.

Биостимуляция.

• Расширение кровеносных сосудов, особенно на капиллярном уровне, вызывает благоприятное действие терапии. Это расширение произойдет только в случае (патогенного) сужения кровеносных сосудов.
• Усиление действия ферментов повышает локальное сверхрасширение капилляров и делает возможной нормализацию внутрисосудистого давления.
• Стимуляция защитного механизма способствует  улучшению 
  антибактериального действия (стимуляция макрофагов).
• Стимуляция фибробластов позволяет ускорять восстановление тканей.
• Стимуляция регуляторных Т-клеток на протяжении дисбаланса образования антител может нормализовать иммунные комплексы.
• Повышение внутренней энергии клетки иногда может предохранить от некроза клетки, вступившие в преднекротическую стадию в силу патологических причин; в случае некроза клеток выделение самых разных продуктов распада может проявиться в ухудшении симптомов.

Еще не полностью выяснены все детали биологического взаимодействия лазерного излучения, но существует ряд очень хорошо обоснованных и полезных гипотез, с помощью которых можно объяснить биостимулирующее воздействие. Путем поглощения последовательных фотонов из красного тли инфракрасного спектра можно поднять молекулы до уровня энергии, где происходят реакции (лазерные катализированные реакции). С одной стороны, это может привести к химическим реакциям, которые не происходят при обычном красном или инфракрасном излучении, в то время как с другой стороны повышенное образование АТФ происходит в результате поглощения фотонов окислительно-восстановительной системой сульфидного железа в митохондрии. Это усиливает продуцирование аэробной энергии, в результате чего клетки способны лучше функционировать.

Другим результатом  является ускорение деления клетки, что ведет к повышенному выделению клеток, полезных для терапии, например, макрофагов, шванновских клеток (леммоцитов), фиброцитов и т.д.

В основном, в медицинских целях используются твердотельные и газовые лазеры. Импульсные твердотельные лазеры применяют преимущественно в офтальмологии для операций по устранению отслоения сетчатки глаза и при лечении глаукомы. Для этих целей была разработана специальная аппаратура с использованием неодимовых и рубиновых лазеров.

Для операций с рассечением тканей импульсные лазеры оказались непригодны, поэтому для этих целей применяют лазеры непрерывного действия. В Советском Союзе была создана хирургическая аппаратура на СО2 лазерах. Такие хирургические установки применяют в общей хирургии, онкологии и других областях.

Установками на основе аргоновых лазеров непрерывного действия с использованием специальных световодов пользуются медики при внутриполостных операциях.

В терапии разных болезней широко применяются газовые гелийнеоновые  лазеры. Например, положительные результаты получены при лечении трофических язв, ран, воспалительных процессов, некоторых сосудистых заболеваний и в кардиологии. Не вызывает сомнения стимулирующее действие излучения гелий-неоновых лазеров при регенерации и улучшении обменных процессов.

         Основными преимуществами, стимулирующими применение лазеров в

медицине, являются радикальность  лечения, снижение сроков вмешательства, уменьшение числа осложнений, кровопотери, улучшение 

условий стерильности и т. д.

         Главным преимуществом лазерной терапии является то, что при использовании лазеров можно обеспечить точный контроль мощности и дозы излучения, а также плотности дозы излучения на теле пациента. Только у лазеров можно точно рассчитать необходимую дозу облучения. Надо отметить, что если конфигурация опухоли сильно отличается от круга, то врачи используют специальные шаблоны (вырезая в непрозрачной бумаге нужные отверстия), чтобы уменьшить лазерную нагрузку на здоровые участки  тела. 
           Лечение лазерной терапией не только разрешает болезненный процесс, приводит к выздоровлению, но должно применяться с профилактической целью, предотвращая развитие осложнений.

Лазерная терапия эффективна и показана в следующих случаях:

1. При заболеваниях сердечно - сосудистой системы (ИБС, стенокардия, вегетососудистая дистония, артериальная гипертензия).  
2. При заболеваниях периферических сосудов (облитерирующие поражения сосудов конечностей, флебит, тромбофлебит, варикозное расширение вен).  
3. При заболеваниях органов дыхания (пневмония, плеврит, бронхит, бронхиальная астма, туберкулез легких).  
4. При заболеваниях органов желудочно – кишечного тракта (гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, панкреатит, холецистит, колит).  
5. При заболеваниях органов мочеполовой системы: почек (острые и хронические пиелонефриты, мочекаменная болезнь), цистит, простатит, уретрит, ослабление половой функции.  
6. При гинекологических заболеваниях (послеродовой эндометрит, неспецифические сальпингиты, бартолинит).  
7. При заболеваниях нервной системы (невралгии, невриты, травмы нервных стволов и сплетений, последствия черепно – мозговой травмы, последствия инсульта, последствия нейроинфекции).  
8. При функциональных расстройствах центральной нервной системы (неврастения, психастения, депрессия, стрессовые состояния, бессонница).  
9. При ЛОР заболеваниях (отит, гайморит, фронтит, ринит, ангина, тонзиллит, ларингит, трахеит).  
10. При заболеваниях опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, остеохондроз, миозит, ушибы мягких тканей, периоститы).  
11. При вялогранулирующих ранах, перитонитах, фурункулах, карбункулах, замедленно консолидирующихся переломах костей, послеоперационных и посттравматических рубцах, ожогах.  
12. При заболеваниях кожи (дерматит, нейродермит, герпес, эрозии, язвы слизистых оболочек).

Основные  противопоказания к применению лазеротерапии:

 Абсолютные  противопоказания к лазерной  терапии являются экстренные  состояния (хирургия, терапия, акушерство, гинекология и т.д., когда следует  обращаться в неотложную или  скорую медицинскую помощь).

Относительные противопоказания к лазерной терапии:

1. онкологические заболевания
2. беременность
3. тяжелые эндокринные заболевания, например, узловые формы зоба, инсулинзависимый сахарный диабет, диэнцефальное ожирение и др.
4. почечная, печеночная недостаточность, недостаточность кровообращения, дыхательная недостаточность (в стадии декомпенсации)
5. мочекаменная и желчнокаменная болезнь (лечатся только под наблюдением врача
6. судорожные состояния
7. лихорадочные состояния неясной причины
8. заболевания психики и другие заболевания на фоне психоэмоционального возбуждения
9. тяжелые заболевания крови

 

 

 

 

2. Разработка структурной схемы устройства.

         Задача разрабатываемого проекта  - повышение точности контроля  поглощенной дозы при терапии  внутренних органов за счет регистрации затраченной энергии на нагрев эпидермиса биоткани.  
        На рисунке 1 приведена структурная схема разрабатываемого лазерного устройства физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным импульсным излучением на внутренние ткани биологического объекта. Устройство содержит лазерный излучатель, терморезистор и фотодиод, установленные в корпусе излучателя. Два дифференциальных усилителя, ключ, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, усилитель мощности сигнала и приемопередатчик. Терморезистор и фотодиод подключены к ключу выход которого соединен с усилителями. Управление ключом происходит через микроконтроллер. Усилители соединены с АЦП, выход которого подсоединен к МК. Вход усилителя мощности сигнала подключен к МК, а выход к лазерному излучателю. Приемопередатчик, соединенный с выходом МК передает все данные на компьютер. Непосредственно на компьютере задается доза, мощность лазерного излучения.

Рис.1

На рис. 1 приведена  структурная схема лазерного  терапевтического устройства, где:

1 - терморезистор  
2 - фотодиод  
3, 4 - усилитель  
5 - коммутатор  
6 - АЦП  
7 - микроконтроллер  
8 - лазерный излучатель  
9 - усилитель мощности

10 - приемопередатчик  
11 - источник питания

         Лазерное терапевтическое устройство  работает следующим образом. Корпус излучателя накладывают на биообъект и включают канал измерения

температуры биоткани в  месте воздействия и измеряют начальную температуру. Предварительно с помощью компьютера задается необходимая  поглощенная доза лазерной энергии  внутренними тканями (органами). После включения устройства в процессе процедуры часть лазерного излучения отражается от поверхности биоткани, измеряется фотодиодом 2, в пропорциональном коэффициенту отражения относительном потоке, который усиливается усилителем З и регистрируется АЦП 5 а другая часть - рассеивается в верхних слоях, вызывая тем самым локальный нагрев эпидермиса кожного покрова, измеряемый терморезистором 1 и регистрируемый также АЦП 5. Вся информация обрабатывается микроконтроллером 7. В результате вычитания сигнала, пропорционального подаваемой энергии, и сигнала, пропорционального растраченной энергии в верхних слоях биоткани, получается сигнал, пропорциональный коэффициенту поглощения лазерной энергии внутренними тканями, производится расчет текущей дозы в процессе лазерной процедуры  
полученные данные, с помощью приемопередатчика, отображаются на экране компьютера, тем самым врач-терапевт может произвести уточнение заданной дозы лазерной энергии. В случае превышения дозы в процессе лазерной процедуры — выключение устройства.