РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ CO 2 ЛАЗЕРНОЙ ХИРУРГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО И МАЛОТРАВМАТИЧНОГО ИСПАРЕНИЯ БИОТКАНЕЙ В.Н. Кортунов, А.К. Дмитриев, А.Н. Коновалов, В.Я.Панченко, В.А. Ульянов Институт Проблем Лазерных и Информационных Технологий РАН Г.А.Варев КБ приборостроения, ООО Русский инженерный клуб, г. Тула А.В.Гейниц, ГНЦ лазерной медицины, г. Москва И.В.Решетов Московский научно-исследовательский онкологический институт им.П.А.Герцена Г.С.Самошенков Отделение нейрохирургии Тульской областной больницы Институт Проблем Лазерных и Информационных Технологий Российской Академии Наук

Современная тенденция развития лазерной медицины - создание и применение при хирургических вмешательствах интеллектуальных лазерных медицинских систем (smart laser medical systems). В состав таких систем вводят обратную связь, обеспечивающую диагностику и управление процессами лазерхирургического воздействия в реальном масштабе времени с соответствующим программно - информационным обеспечением. В настоящее время при проведении лазерных операций в системе обратной связи периферийными датчиками и базой данных служат зрение, слух, осязание и опыт хирурга. Интеллектуальные лазерные хирургические системы позволяют наиболее полно реализовать такие преимущества лазерного скальпеля как локальность воздействия, высокая скорость, прецизионность, малая травматичность, повысить безопасность лазерных методов в хирургии, разработать новые подходы и методики проведения прецизионных и органосохранных лазерных операций. В докладе представлены результаты работ по созданию CO 2 лазерной хирургической установки класса интеллектуальных медицинских систем и клинической апробации установки применительно к задачам разработки методик прецизионного малотравматичного лазерного удаления новообразований различного типа. ПРЕДПОСЫЛКИ

СХЕМА АВТОДИННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ОБРАТНО РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Лазеро- индуцированный массоперенос в зоне лазерного воздействия Самоиндуцированная модификация спектра генерации CO 2 лазера обратно рассеянным излучением c доплеровским сдвигом частоты Регистрация и обработка автодинного сигнала CO 2 лазер Фотоприемник

ПРОДУКТЫ РАЗРУШЕНИЯ БИОТКАНЕЙ КАК ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ О ПРОЦЕССЕ ЛАЗЕРНОГО ИСПАРЕНИЯ Лазерное испарение биотканей -фазовые переходы -интенсивное испарение -вынос массы (парокапельная смесь и частицы ткани) биоткань силовое лазерное излучение рассеянное излучение парокапельная смесь и частицы ткани Мышечная ткань ПРОДУКТЫ ЛАЗЕРНОГО РАЗРУШЕНИЯ БИОТКАНЕЙ Жировая ткань

ДИАГНОСТИКА ТИПА БИОТКАНЕЙ ( СО 2 лазер PL-4 с накачкой разрядом постоянного тока) Доплеровские спектры, полученные при лазерном рассечении биотканей (in vitro, 15 кВт/cм 2 ) Доплеровские спектры, полученные при лазерной перфорации биотканей (in vitro, 15 кВт/cм 2 ) Доплеровские спектры дают возможность различать ткани друг от друга в процессе их испарения излучением CO 2 лазера

ВЫДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ АВТОДИННОГО СИГНАЛА ДЛЯ CO 2 ЛАЗЕРОВ С ВЧ - НАКАЧКОЙ АКТИВНОЙ СРЕДЫ Флуктуации формы импульса Нестабильность импульса за 100мс составляет до 10% Для выделения информационной составляющей находится усредненная форма импульса за время 10 мс и затем вычетается из каждого импульса исходного сигнала.

Спектр флуктуаций лазерного излучения. Рассеяние вращающимся диском (f d = 0.1МГц) Спектр флуктуаций лазерного излучения после выделения доплеровской компоненты. Рассеяние вращающимся диском (f d = 0.1МГц)

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦЫ СЛОЕВ ТКАНЕЙ ( in vitro) ПЕРЕХОДЫ стенка сосуда-кровь и кожа-подкожная жировая клетчатка Такие зависимости дают информацию о динамике прохождения лазерного излучения через границы слоев тканей в реальном масштабе времени.

Блок-схема системы оперативной диагностики процесса лазерного испарения биотканей на основе автодинного детектирования обратно рассеянного излучения Функции системы оперативной диагностики: обработка автодинного сигнала и выделение информационной компоненты диагностика процесса лазерного испарения определенного типа ткани выдача управляющих воздействий на систему управления лазера звуковая индикация при изменении типа испаряемой ткани протоколирование лазерной операции в реальном масштабе времени

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ УСТАНОВКИ В МОСКОВСКОМ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ОНКОЛОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ ИМ. П.А.ГЕРЦЕНА 1 группа- мелкие лабораторные животные 2 группа - пациенты

МЕДИЦИНСКИЙ ТЕСТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНЫХ ЛАЗЕРНОЕ РАССЕЧЕНИЕ СЕЛЕЗЕНКИ (собака, in vivo).

МЕДИЦИНСКИЙ ТЕСТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНЫХ Лазерное рассечение мягких и костных тканей (крыса, in vivo)

МЕДИЦИНСКИЙ ТЕСТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНЫХ Лазерное рассечение опухоли с инвазией в мышечную ткань ( крыса, in vivo). Мышечная ткань – опухоль (слева направо)

МЕДИЦИНСКИЙ ТЕСТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНЫХ ЛАЗЕРНОЕ ИСПАРЕНИЕ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ И САРКОМЫ ( крыса, in vivo)

Лазерное иссечение базалиомы ( больной К., 41 год)

Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А.Герцена ФРАГМЕНТ ПРОТОКОЛА ПО ЛАЗЕРНОМУ УДАЛЕНИЮ ПЛОСКОКЛЕТОЧНОГО РАКА ГОРТАНИ

Отдельные этапы операции: I – рассечение (оконтуривание) здоровой ткани вокруг кисты; II – выпаривание ткани кисты – 1-ый проход; III – выпаривание ткани кисты – 2-ой проход; ФРАГМЕНТ ПРОТОКОЛА ПО ЛАЗЕРНОМУ УДАЛЕНИЮ КИСТЫ НА СТУПНЕ ЧЕЛОВЕКА Государственный научный центр лазерной медицины, г. Москва

Отделение нейрохирургии Тульской областной больницы ФРАГМЕНТ ПРОТОКОЛА ПО ЛАЗЕРНОМУ ИССЕЧЕНИЮ МЕНИНГОСОСУДИСТОЙ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ ЛЕВОГО ПОЛУШАРИЯ МОЗГА

Создана CO 2 лазерная хирургическая установка класса интеллектуальных медицинских систем для органосохранной и прецизионной хирургии. Операционное лазерное излучение в такой установке одновременно является и диагностическим, создающим оптико- информационный канал обратной связи. Создана CO 2 лазерная хирургическая установка класса интеллектуальных медицинских систем для органосохранной и прецизионной хирургии. Операционное лазерное излучение в такой установке одновременно является и диагностическим, создающим оптико- информационный канал обратной связи. На примере лазерного удаления добро – и злокачественных новообразований различного типа показана возможность реализации новых подходов к разработке методик прецизионной и малотравматичной лазерной хирургии. На примере лазерного удаления добро – и злокачественных новообразований различного типа показана возможность реализации новых подходов к разработке методик прецизионной и малотравматичной лазерной хирургии. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ