Контроль параметрів лазерного випромінювання в апаратах лазеротерапії
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Актуальність теми
В сучасному медичному приладобудуванні досить велику нішу займають апарати дія яких заснована на впливі лазерним випромінюванням, зокрема апарати для лазерної терапії. Застосування лазерної терапії окремо або в комбінації з іншими методами фізіотерапії дає результати зіставні з результатами медикаментозного лікування, а іноді навіть кращі за нього. Доцільність застосування цих методів обумовлена тим, що біологічна система організму не розпізнає медикаменти при їх введенні як природний біологічний компонент, а тому їх вплив є штучним, внаслідок якого можуть виникати алергічні реакції.
Проте всі показники терапевтичної дії лазерного опромінення організму, органів і тканин недостатньо вивчені і не завжди можуть бути виведені з реакцій на рівні клітин та біологічних рідин. Вплив електромагнітного випромінювання на живі біологічні об’єкти супроводжується зміною структурного складу біологічної тканини, зміною енергетичних параметрів та метаболічних реакцій організму в цілому. Хоча і приділяється немало уваги дослідженню фізичних процесів лазерної терапії, все ще досить часто трапляються випадки побічних реакцій і передозування випромінюванням при тих же параметрах лазерної терапії, які надавали виключно позитивний ефект для більшості пацієнтів з аналогічним захворюванням / Лазерне випромінювання має обезболюючу, протизапальну, судиннорозширюючу дію, знижує судинний тонус, покращує периферичний кровообіг. При цьому при взаємодії лазерного випромінювання з біологічними тканинами відбувається широкий спектр фотофізичних і фотохімічних змін, підвищення температури поверхні опромінюваної ділянки шкіри. Вимірюючи зміну потужності лазерного випромінювання (наприклад, температурним методом) при проходженні крізь біологічній об’єкт, можна судити про ступінь тяжкості захворювання у пацієнта. Вплив саме на поверхні біологічних тканин дозволяє отримувати інформацію не руйнуючи їх. За допомогою отриманої при такій діагностиці інформації можливо більш точно проводити терапевтичний вплив на організм людини.
Доцільність даного дослідження полягає у тому, що за його матеріалами можливий перегляд традиційних методик фізіотерапевтичних процедур та розробка нових, а також модифікація та розробка нових фізіотерапевтичних апаратів, з метою - мінімізації часу проведення процедури та максимізації лікувального ефекту для пацієнта.
Мета й завдання дослідження
1. Мета дослідження – встановлення залежності зміни потужності лазерного випромінювання в біологічних шарах тканин різних типів від параметрів лазерного випромінювання.
2. Завдання дослідження:
a. Огляд,аналіз та класифікація методів та засобів виміру лазерного випромінювання при проходженні крізь біологічні тканини;
b. Математична модель взаємодії лазерного випромінювання з шарами біологічної тканини;
c. Обґрунтування плану експерименту. Розробка та складання експериментальної установки для виміру потужності лазерного випромінювання;
d. Проведення експериментів по виміру параметрів лазерного випромінювання при проходженні крізь біологічні тканини;
e. Обробка та аналіз отриманих результатів.
Об’єкт дослідження
Біофізичні процеси проникнення та розповсюдження лазерного випромінювання у біологічних тканинах
Предмет дослідження
Встановлення залежності значень параметрів лазерного випромінювання, на глибині в конкретному біологічному шарі. Методи дослідження
У роботі використовувались наступні чисельні методи моделювання: методи багатовимірного статистичного аналізу та методи практичної біометрії (виконувалась статистична обробка отриманих результатів) та методи математичного моделювання, а саме методи інтерполяції та апроксимації отриманих табличних значень, з метою встановлення аналітичної залежності між потужністю лазерного випромінювання в біологічних тканин різних типів від параметрів лазерного випромінювання.
Методика реалізації поставлених задач
Поставлені задачі вирішуються шляхом математичного представлення моделі взаємодії ЛВ з БТ та розробки експериментальної установки, її юстування, виконання досліджень з послідовними математичними розрахунками та аналізом отриманих результатів.
Наукова новизна одержаних результатів
В даній роботі було розроблено математичну модель затухання потужності ЛВ на основі закону Бугера – Бера з корегуючою складовою на основі експериментальних даних, визначено та проаналізовано залежність затухання потужності лазерного випромінювання в біологічних тканинах від товщини шарів тканини при безпосередніх вимірах потужності для двох довжин хвиль 630 нм та 460нм.
Практичне значення одержаних результатів.
Роботи проводились на основі завдань:
1. Цільової програми наукових досліджень НАН України «Матеріали для медицини і медичної техніки та технології їх отримання і використання» на 2017-2021 роки, затвердженої Постановою Президією НАН України №76 від 15.03.2017.
2. Договору про співробітництво між ПБФ НТУУ “ КПІ ім. І. Сікорського” та ТОВ НМЦ «Мединтех» №5/2014 від 10.07.2014 р. Дослідженні залежності затухання потужності лазерного випромінювання для біологічних тканин різних типів та розроблені методики визначення величини затухання в залежності від товщини біотканини з можливістю аналізу та прогнозування результатів. 3. Розроблені структурні схеми та нові технічні рішення для лазерних терапевтичних апаратів зі зворотним зв’язком на основі розробленої моделі
(Патенти України № 115057, №124608).
Апробація результатів дисертації.
Результати досліджень отримані в даній магістерської дисертації були оприлюднені на:
XІ Міжнародній науково-технічній конференції студентів та аспірантів «Погляд у майбутнє приладобудування», 15-16 травня 2018 р. Київ, Україна, ПБФ, НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2018 на секційному засіданні, у доповіді «Моделювання змін параметрів лазерного випромінювання в біологічних тканинах» були представлені експериментальні дані, а також метод їх обробки для вирішення основної задачі даного дослідження.
Науково-практичній конференції «Лазерні технології в клінічній медицині: сучасні тенденції розвитку в Україні» 23-24 березня 2018р. Черкаси.
І Міжнародній науково-технічній конференції «АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ АВТОМАТИКИ ТА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ» 7-8 грудня 2017 р. Харків.
Опис
Ключові слова
Бібліографічний опис
Швидкий, В. В. Контроль параметрів лазерного випромінювання в апаратах лазеротерапії : магістерська дис. : 152 Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка / Швидкий Василь Васильович. – Київ, 2018. – 160 с.