RU2420246C1 - Device for realisation of transmyocardial laser revascularisation - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine. ^ SUBSTANCE: invention relates to medical equipment and is used in carrying out transmyocardial laser revascularisation of myocardium. Device includes laser source of irradiation, fibre-optic system and terminal device for simultaneous performance of laser perforations and medication injections. Laser source of irradiation represents hard-body laser based on alumo-yttrium garnet, doped with neodymium, operating at wave-length 1.44 mcm. ^ EFFECT: application of device increases quality and efficiency of TMLR performance due to application of optic fibre for transmission of irradiation to operation zone and as a result of more complete absorption of laser irradiation in smaller volume of biotissue. ^ 6 cl, 4 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к области клинической лазерной медицины и может быть использовано при проведении трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации миокарда (ТМЛР) как самостоятельно, так и в сочетании с аортокоронарным шунтированием (АКШ) в кардиохирургических центрах и клиниках.The invention relates to the field of clinical laser medicine and can be used when conducting transmyocardial laser myocardial revascularization (TMLR) both independently and in combination with coronary artery bypass grafting (CABG) in cardiac surgery centers and clinics.

Несмотря на значительные успехи современной кардиологии, ишемическая болезнь сердца (ИБС) остается одной из основных причин инвалидизации и смертности взрослого населения ведущих стран мира. Поэтому внедрение новых и совершенствование имеющихся методов лечения больных, страдающих ИБС, - важнейшая задача здравоохранения.Despite the significant successes of modern cardiology, coronary heart disease (CHD) remains one of the main causes of disability and adult mortality in the leading countries of the world. Therefore, the introduction of new and improvement of existing methods of treatment of patients suffering from coronary heart disease is the most important public health task.

Аортокоронарное шунтирование как метод прямой реваскуляризации миокарда является высокоэффективной операцией, позволяющей увеличить продолжительность жизни больных и значительно улучшить ее качество. В связи с этим оно получило широкое распространение во всем мире и в настоящее время является наиболее часто выполняемым хирургическим вмешательством на сердце. Несмотря на это, проблему оказания помощи больным ИБС нельзя считать решенной. У 10-15% пациентов диаметр коронарных сосудов недостаточен для эффективного шунтирования. Достаточно большая часть больных имеет диффузную форму поражения коронарных артерий, когда операцию АКШ выполнить невозможно. Не менее сложна проблема хирургического лечения больных с рецидивом стенокардии после АКШ или многократно выполненных коронарных ангиопластик.Coronary artery bypass grafting as a method of direct myocardial revascularization is a highly effective operation that allows to increase the life expectancy of patients and significantly improve its quality. In this regard, it has become widespread throughout the world and is currently the most frequently performed surgical intervention on the heart. Despite this, the problem of assisting patients with coronary heart disease cannot be considered resolved. In 10-15% of patients, the diameter of the coronary vessels is insufficient for effective bypass surgery. A sufficiently large proportion of patients has a diffuse form of coronary artery disease, when CABG surgery cannot be performed. No less complicated is the problem of surgical treatment of patients with recurrence of angina pectoris after CABG or repeatedly performed coronary angioplasties.

Ежегодно около 25% пациентов с клиникой стенокардии получают отказ в хирургическом лечении в связи с тем, что им невозможно выполнить операцию прямой реваскуляризации миокарда по указанным выше причинам.Annually, about 25% of patients with an angina pectoris are denied surgical treatment due to the fact that it is impossible for them to perform a direct myocardial revascularization operation for the above reasons.

Поэтому одновременно с совершенствованием операций АКШ серьезное внимание в мире стало уделяться разработке принципиально новых, альтернативных способов восстановления сердечного кровотока, таких как трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация, генная терапия, использование ангиогенных пептидов, а также комбинации этих методов.Therefore, along with the improvement of CABG operations, serious attention in the world began to be given to the development of fundamentally new, alternative methods of restoring cardiac blood flow, such as transmyocardial laser revascularization, gene therapy, the use of angiogenic peptides, as well as combinations of these methods.

Идея использовать лазер для реваскуляризации миокарда принадлежит М.Mirhoseini (1981). Экспериментально доказано наличие ангиогенеза после ТМЛР, подтверждена клиническая эффективность операции у больных ИБС с диффузной формой поражения коронарных артерий. Клинический опыт показал, что ТМЛР по сравнению с медикаментозным лечением приводит к большим срокам свободы от разного рода сердечных осложнений у больных с нешунтабельными коронарными артериями.The idea to use a laser for myocardial revascularization belongs to M. Mirhoseini (1981). The presence of angiogenesis after TMLR was experimentally proved, the clinical efficacy of surgery in patients with coronary artery disease with a diffuse form of coronary artery disease was confirmed. Clinical experience has shown that TMLR in comparison with drug treatment leads to longer periods of freedom from various heart complications in patients with non-shunt coronary arteries.

На сегодняшний день ТМЛР с использованием лазеров применяют как самостоятельно, так и в сочетании с АКШ во многих клиниках мира.To date, TMLR using lasers is used both independently and in combination with CABG in many clinics around the world.

Большинство экспериментальных и клинических исследований ТМЛР выполнено с помощью CO₂-лазера.Most experimental and clinical studies of TMLR have been performed using a CO₂ laser.

В последнее время возрос интерес к использованию твердотельных лазеров инфракрасного диапазона для проведения ТМЛР.Recently, interest has increased in the use of solid-state infrared lasers for performing TMLR.

Исходя из энергетических возможностей и спектральных характеристик лазера, особенностей миокарда и способа передачи излучения до последнего времени в клинической практике использовались и отрабатывались следующие виды ТМЛР:Based on the energy capabilities and spectral characteristics of the laser, the characteristics of the myocardium and the method of radiation transfer, the following types of TMLR have been used and developed in clinical practice until recently:

- канал формируется за один лазерный импульс или серию импульсов миллисекундной длительности на работающем сердце. В этом случае лазерное воздействие синхронизируется с R-зубцом электрокардиограммы пациента и может продолжаться до Т-зубца, что составляет около 150 мс, то есть время взаимодействия излучения с тканями миокарда ограничено интервалом между двумя сокращениями работающего сердца. Во-первых, в этот момент времени левый желудочек сердца полностью наполнен кровью, которая поглощает часть прошедшего через канал излучения, что предохраняет от повреждения внутренние структуры сердца. Во-вторых, сводится к минимуму риск возникновения наведенной аритмии вследствие акустооптического эффекта воздействия лазерного импульса;- the channel is formed in one laser pulse or a series of pulses of millisecond duration on a working heart. In this case, the laser action is synchronized with the R-wave of the patient’s electrocardiogram and can last up to the T-wave, which is about 150 ms, that is, the time of interaction of radiation with myocardial tissues is limited by the interval between two contractions of the working heart. Firstly, at this point in time, the left ventricle of the heart is completely filled with blood, which absorbs part of the radiation transmitted through the channel, which protects the internal structures of the heart from damage. Secondly, the risk of induced arrhythmia due to the acousto-optical effect of the laser pulse is minimized;

- канал создают серией импульсов микросекундной длительности, передаваемых по оптическому волокну, без синхронизации с ритмом работающего сердца; и- the channel is created by a series of pulses of microsecond duration transmitted through an optical fiber, without synchronization with the rhythm of the working heart; and

- канал формируют на неработающем сердце как самостоятельное вмешательство либо в дополнение к аортокоронарному шунтированию.- the channel is formed on an idle heart as an independent intervention or in addition to coronary artery bypass grafting.

В настоящее время показано, что наилучшие результаты достигаются при использовании одиночного лазерного импульса миллисекундной длительности синхронизованного с ЭКГ пациента.It has now been shown that the best results are achieved by using a single laser pulse of a millisecond duration of a patient synchronized with an ECG.

Так как биоткань примерно на 80% состоит из воды, то с этой точки зрения предпочтительно использовать такой тип лазера, длина волны которого попадает в тот или иной локальный максимум поглощения воды с характерным коэффициентом поглощения не менее 10 см^-1, что соответствует глубине проникновения не более 1 мм.Since the biological tissue is approximately 80% water, it is preferable from this point of view to use a type of laser whose wavelength falls in one or another local maximum of water absorption with a characteristic absorption coefficient of at least 10 cm⁻¹ , which corresponds to a penetration depth of more than 1 mm.

Требуемые энергетические параметры лазерного импульса можно оценить из условия, что все излучение лазера поглощается приблизительно в 1 мм³ биоткани и его энергия идет на испарение мышечной ткани в объеме, задаваемой геометрией канала. Проведенные оценки показали, что необходимая энергия лазерного импульса для перфорации канала составляет 1-4 Дж.The required energy parameters of the laser pulse can be estimated from the condition that all laser radiation is absorbed in approximately 1 mm^{3 of the} biological tissue and its energy is used to evaporate the muscle tissue in the volume specified by the channel geometry. Estimates showed that the necessary laser pulse energy for channel perforation is 1-4 J.

Известны медицинские твердотельные YAG:Er и YAG:Ho лазеры, работающие на длине волны 2,94 мкм и 2,08 мкм, соответственно, с максимальной энергией в импульсе до 1 Дж, частотой повторения до 10 Гц и длительностью импульса 200-600 мкс.Medical solid-state YAG: Er and YAG: Ho lasers operating at a wavelength of 2.94 μm and 2.08 μm, respectively, with a maximum pulse energy of up to 1 J, a repetition rate of up to 10 Hz and a pulse duration of 200-600 μs are known.

К недостаткам этих аналогов можно отнести невозможность сквозной перфорации миокарда за один импульс или в серии импульсов в необходимый период времени, а также на фоне ярко выраженного режима абляции в зоне воздействия излучения формируются мощные ударные волны, способные спровоцировать аритмию сердца.The disadvantages of these analogues include the impossibility of perforating the myocardium in one pulse or in a series of pulses in the required period of time, and also against the background of a pronounced ablation regime in the radiation exposure zone, powerful shock waves are formed that can provoke cardiac arrhythmia.

Известен другой аналог - твердотельный лазер на иттербий-эрбиевом стекле, работающий на длине волны 1,54 мкм, который также не позволяет проводить операцию в течение одного сердечного ритма, т.к. свойства активной среды не обеспечивают достаточный уровень энергии в импульсе или необходимую частоту их повторения.Another analogue is known - a solid-state laser on ytterbium-erbium glass operating at a wavelength of 1.54 μm, which also does not allow an operation to be performed during one heart rate, because the properties of the active medium do not provide a sufficient level of energy in the pulse or the necessary frequency of their repetition.

Известен CO₂-лазер, работающий на длине волны 10,6 мкм в режиме одиночного импульса с энергией 4-150 Дж и длительностью импульса 15-200 мс, которому до настоящего времени отдается предпочтение при проведении ТМЛР. Высокая энергия лазерного излучения в импульсе при малой расходимости пучка позволяет прошивать отверстия в миокарде за один импульс, а длина волны этого излучения хорошо поглощается биологическими тканями, что также является преимуществом данного типа лазера.Known CO₂ laser operating at a wavelength of 10.6 μm in a single pulse mode with an energy of 4-150 J and a pulse duration of 15-200 ms, which until now is preferred when performing TMLR. The high energy of laser radiation in a pulse with a small beam divergence allows stitching holes in the myocardium in one pulse, and the wavelength of this radiation is well absorbed by biological tissues, which is also an advantage of this type of laser.

Однако существует ряд принципиальных недостатков этого прототипа, которые осложняют использование медицинских установок на основе CO₂-лазера для проведения ТМЛР.However, there are a number of fundamental disadvantages of this prototype, which complicate the use of medical devices based on a CO₂ laser for TMLR.

К таким недостаткам можно отнести существующий риск повреждения внутренних структур сердца и появления нарушений сердечного ритма в силу больших значений энергии импульса и его длительности, невозможность использования волоконной оптики и дополнительных оконечных функциональных устройств, громоздкость и сложность самой системы, ее высокое энергопотребление, что препятствует широкому распространению практики ТМЛР.Such disadvantages include the existing risk of damage to the internal structures of the heart and the appearance of heart rhythm disturbances due to the large values of the pulse energy and its duration, the inability to use fiber optics and additional terminal functional devices, the bulkiness and complexity of the system itself, its high energy consumption, which prevents widespread use TMLR practices.

Известен также другой прототип - твердотельный лазер на алюминате иттрия, работающий на длине волны 1,4 мкм, который позволяет проводить процедуру ТМЛР в течение одного сердечного ритма и использовать в своей конструкции оптоволокно (RU 85322, опубл. 10.08.2009).Another prototype is also known - a solid-state laser on yttrium aluminate, operating at a wavelength of 1.4 μm, which allows the TMLR procedure to be performed during one heart rate and use optical fiber in its design (RU 85322, published on 08/10/2009).

Однако излучение с длиной волны 1,4 мкм недостаточно полно поглощается в малом объеме биоткани (« 1 мм³) и может вызывать нежелательное термическое воздействие на окружающие структуры миокарда.However, radiation with a wavelength of 1.4 μm is not fully absorbed in a small volume of biological tissue ("1 mm³ ) and can cause undesirable thermal effects on the surrounding structures of the myocardium.

Таким образом, можно заключить, что на данный момент не существует системы, которая полностью удовлетворяла бы требованиям к проведению ТМЛР в современных условиях.Thus, we can conclude that at the moment there is no system that would fully satisfy the requirements for conducting TMLR in modern conditions.

Целью изобретения являются повышение качества и эффективности проведения ТМЛР и ТМЛР в сочетании с АКШ, снижения риска сердечных осложнений в операционном и послеоперационном периоде, широкое распространение практики ТМЛР в кардиохирургических клиниках РФ.The aim of the invention is to improve the quality and effectiveness of TMLR and TMLR in combination with CABG, reduce the risk of heart complications in the surgical and postoperative period, widespread practice of TMLR in cardiac surgical clinics of the Russian Federation.

В основу устройства для проведения трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации положен макет установки на основе твердотельного лазера на алюмоиттриевом гранате, легированного неодимом (Y₃Al₅O₁₂:Nd³⁺), работающий на длине волны излучения 1,44 мкм с выходной энергией излучения до 4 Дж, регулируемой длительностью импульса 2-20 мсек и частотой повторения импульсов до 20 Гц.The device for transmyocardial laser revascularization is based on a model of an installation based on a solid-state laser based on yttrium aluminum garnet doped with neodymium (Y₃ Al₅ O₁₂ : Nd³⁺ ) operating at a radiation wavelength of 1.44 μm with an output radiation energy of up to 4 J , adjustable pulse duration 2-20 ms and pulse repetition rate up to 20 Hz.

Лазер на 1,44 мкм, так же, как и СО₂-лазер и лазер на алюминате иттрия, позволяет осуществлять перфорацию миокарда в течение одного сердечного цикла с возможностью синхронизации с ЭКГ.A 1.44 μm laser, as well as a CO₂ laser and a yttrium aluminate laser, allows perforation of the myocardium during one cardiac cycle with the possibility of synchronization with ECG.

Наряду с этим лазер на 1,44 мкм имеет ряд особенностей, позволяющих существенно повысить эффективность операций ТМЛР. Это, прежде всего, возможность использования оптического волокна для передачи излучения в зону операции, уменьшение травматичности миокарда при проведении операции вследствие наиболее полного поглощения лазерного излучения в малом объеме биоткани (<< 1 мм³), уменьшение необходимых значений энергии импульса лазерного излучения, а также возможность использования дополнительных оконечных устройств (аппликаторов) для совместного воздействия лазерного излучения и медикаментозных инъекций в зону проведения ТМЛР.In addition, the 1.44 μm laser has a number of features that can significantly increase the efficiency of TMLR operations. This is, first of all, the possibility of using optical fiber to transfer radiation to the operation area, reducing myocardial injuries during surgery due to the most complete absorption of laser radiation in a small volume of biological tissue (<< 1 mm³ ), reducing the required values of the laser pulse energy, and the possibility of using additional terminal devices (applicators) for the combined effects of laser radiation and drug injections in the area of TMLR.

Предлагаемое устройство имеет следующие существенные признаки новизны, которые позволяют достичь вышеуказанных результатов:The proposed device has the following significant features of novelty, which allow to achieve the above results:

- твердотельный лазер на алюмоиттриевом гранате, входящий в состав устройства, отличающийся тем, что работает на длине волны 1,44 мкм с выходной энергией и длительностью, позволяющей проводить ТМЛР в течение одного сердечного ритма синхронно с ЭКГ;- a solid-state laser based on yttrium aluminum garnet, which is part of the device, characterized in that it operates at a wavelength of 1.44 μm with an output energy and a duration that allows TMLR to be performed during one heart rhythm synchronously with an ECG;

- оптоволоконная система, входящая в состав устройства и предназначенная для транспортировки лазерного излучения в зону проведения ТМЛР, оснащена оконечным устройством, отличается тем, что имеет возвратно-поступательный механизм подачи оптического волокна на длину 15-20 мм с постоянной скоростью и усилием в течение действия лазерного излучения, поступательный такт работы которого синхронизирован с импульсом лазерного излучения;- the fiber optic system, which is part of the device and designed to transport laser radiation to the zone of TMLR, is equipped with a terminal device, characterized in that it has a reciprocating mechanism for supplying optical fiber to a length of 15-20 mm with a constant speed and force during the laser radiation, the progressive cycle of which is synchronized with a laser pulse;

- оконечное устройство, отличающееся тем, что одновременно с процессом лазерного воздействия позволяет осуществлять медикаментозную инъекцию в зоне проведения ТМЛР и имеет устройство для регулирования объема производимой инъекции, а также сменную кассету с отрезком оптического волокна и тремя одноразовыми шприцами для инъекций.- a terminal device, characterized in that at the same time as the laser exposure process allows for drug injection in the area of TMLR and has a device for regulating the volume of injection, as well as a removable cartridge with a piece of optical fiber and three disposable injection syringes.

- систему управления, синхронизации и контроля, позволяющую осуществлять процедуру ТМЛР синхронно от R-зубца ЭКГ пациента в промежуток времени не превышающий 150 мс.- a control, synchronization and control system that allows performing the TMLR procedure simultaneously from the patient’s ECG R-wave in a period of time not exceeding 150 ms.

Рассмотренные существенные признаки устройства для осуществления ТМЛР образуют новую совокупность признаков, не обнаруженную в технической и патентной литературе.Considered essential features of the device for the implementation of TMLR form a new set of features not found in the technical and patent literature.

В ходе предварительных исследований был разработан и изготовлен действующий макет устройства для проведения ТМЛР, в состав которого входит:In the course of preliminary research, a working model of a device for conducting TMLR was developed and manufactured, which includes:

- лазерный источник излучения;- laser radiation source;

- оптоволоконная система доставки лазерного излучения;- fiber optic laser delivery system;

- оконечное устройство для проведения процедуры ТМЛР совместно с инъекцией медицинских препаратов;- terminal device for performing TMLR procedure together with the injection of medicines;

В таблице 1 приведены технические характеристики лазерного источника, входящего в состав заявляемого устройства.Table 1 shows the technical characteristics of the laser source, which is part of the inventive device.

Табл.1Table 1Наименование параметраParameter Nameлазер Y₃Al₅O₁₂:Nd³⁺Laser Y₃ Al₅ O₁₂ : Nd³⁺Длина волны, мкмWavelength, microns1,441.44Поглощение в воде, см^-1Absorption in water, cm^-15353Максимальная мощность, ВтMaximum power, W20twentyДлительность импульса, мсPulse duration, ms2-202-20Энергия в импульсе, ДжPulse Energy, JДо 4Up to 4Режим работыMode of operationодиночн., частотн. (1-20 Гц)single, frequency (1-20 Hz)Потребляемая мощность, кВтPower consumption kW33

В таблице 2 приведены технические характеристики оконечного устройства для проведения процедуры ТМЛР совместно с инъекцией медицинских препаратов.Table 2 shows the technical characteristics of the terminal device for the TMLR procedure in conjunction with the injection of medicines.

Табл.2Table 2Наименование параметровName of parametersЗначениеValueДиаметр перфорируемого отверстияPerforated hole diameter0,4-0,6 мм0.4-0.6 mmГлубина перфорацииPerforation depth15-20 мм15-20 mmГлубина инъекцииDepth of injection3-10 мм3-10 mmВремя перфорацииPerforation time40-150 мс40-150 msВремя инъекцииInjection time40-150 мс40-150 msОбъем инъекцииInjection volume0,2-1 мл0.2-1 ml

На Фиг.1 представлена структурная схема устройства для проведения ТМЛР, на которой излучение лазера, состоящего из блока питания и охлаждения излучателя лазера (10) и излучателя (20) лазера, с помощью оптоволоконного устройства (30) передается к оконечному устройству (40), состоящему из перфоратора (50) и инъектора (60), находящемуся под управлением системы (70) управления, синхронизации и контроля, позволяющей осуществлять процедуру ТМЛР синхронно от R-зубца ЭКГ пациента в промежуток времени, не превышающий 150 мс.Figure 1 presents a structural diagram of a device for conducting TMLR, in which the laser radiation, consisting of a power supply and cooling the laser emitter (10) and the laser emitter (20), is transmitted via fiber-optic device (30) to the terminal device (40), consisting of a perforator (50) and an injector (60), which is controlled by a control, synchronization and control system (70) that allows the TMLR procedure to be performed synchronously from the patient’s R-wave in the ECG for a period of time not exceeding 150 ms.

На Фиг.2 представлена схема оконечного устройства (40) для проведения процедуры ТМЛР совместно с инъекцией медицинских препаратов, на которой 1 - электромагнитный привод (соленоид) подачи оптического волокна; 2 - пневмоцилиндр подачи инъектора; 3 - якорь соленоида с оптическим разъемом; 4 - возвратно-поступательное устройство с устройством регулирования объема производимой инъекции; 5 - сменная кассета; 6 - шприц инъектора (3 шт.); 7 - отрезок оптического волокна.Figure 2 presents a diagram of a terminal device (40) for conducting TMLR procedure in conjunction with the injection of medicines, on which 1 is an electromagnetic drive (solenoid) for supplying optical fiber; 2 - pneumatic cylinder for feeding the injector; 3 - solenoid armature with an optical connector; 4 - reciprocating device with a device for regulating the volume of the injection; 5 - replaceable cartridge; 6 - injector syringe (3 pcs.); 7 - a segment of an optical fiber.

Процедура ТМЛР с помощью заявляемого устройства может заключаться в следующем: для формирования лазерных каналов оконечное устройство подводится к биологическому объекту, после чего нажатием кнопки «пуск» система переводится в ждущее состояние и по поступлении внешнего синхронизирующего импульса (например, от R-зубца электрокардиограммы пациента) запускается процесс лазерной перфорации одновременно с процессом медикаментозных инъекций, при этом в течение действия импульса лазерного излучения происходит поступательное перемещение оптического волокна, а по окончании лазерного воздействия возвратное, в результате формируется канал в биоткани диаметром, приблизительно равным диаметру используемого волокна.The TMLR procedure using the inventive device may consist of the following: to form laser channels, the terminal device is brought to a biological object, after which, by pressing the "start" button, the system is put into a standby state and upon receipt of an external synchronizing pulse (for example, from the patient’s R-wave electrocardiogram) the process of laser perforation starts simultaneously with the process of drug injection, while translational movement occurs during the action of the laser pulse optical fiber, and upon completion of the laser irradiation, a return channel is formed, as a result, a channel is formed in the biological tissue with a diameter approximately equal to the diameter of the fiber used.

Макет лазерной установки с оконечным устройством позволяет перфорировать отверстия в биоткани диаметром 0,4-0,6 мм (в зависимости от применяемого волокна) при этом энергия лазерного излучения может устанавливаться в пределах 1-4 Дж, а длительность импульса лазерного излучения может изменяться в диапазоне 2-20 мс в зависимости от индивидуальных особенностей биоткани и необходимой глубины перфорации 15-20 мм (типичная толщина стенки миокарда).The layout of the laser system with the terminal device allows you to perforate the holes in the biological tissue with a diameter of 0.4-0.6 mm (depending on the fiber used), while the laser radiation energy can be set within 1-4 J, and the laser pulse duration can vary in the range 2-20 ms depending on the individual characteristics of the biological tissue and the required perforation depth of 15-20 mm (typical myocardial wall thickness).

Оконечное устройство позволяет также одновременно с лазерной перфорацией проводить медикаментозную инъекцию на глубину 3-10 мм с использованием до трех одноразовых шприцев одновременно в зависимости от объема инъекции и типа лекарственного препарата, то есть оконечное устройство содержит в своем составе сменную кассету с отрезком оптического волокна и тремя одноразовыми шприцами для инъекций. Упомянутая инъекция осуществляется при помощи упомянутого возвратно-поступательного механизма подачи инъектора.The terminal device also allows simultaneous laser perforation to carry out drug injection to a depth of 3-10 mm using up to three disposable syringes at the same time depending on the volume of injection and the type of drug, that is, the terminal device contains a replaceable cartridge with a piece of optical fiber and three disposable injection syringes. Said injection is carried out using said reciprocating injector supply mechanism.

С помощью созданного макета устройства были проведены предварительные экспериментальные исследования на биологических объектах.Using the created model of the device, preliminary experimental studies on biological objects were carried out.

На Фиг.3 представлен образец биологической ткани с перфорированными каналами: слева - общий вид; справа - срез (диаметр канала 0,6 мм, глубина канала 20 мм).Figure 3 presents a sample of biological tissue with perforated channels: left - General view; on the right is a slice (channel diameter 0.6 mm,channel depth 20 mm).

На Фиг.4 представлены результаты лазерного и инъекционного воздействия: слева - образец биологической ткани, подвергшейся лазерному воздействию; справа - образец биологической ткани, подвергшейся лазерному и инъекционному воздействию контрастного вещества.Figure 4 presents the results of laser and injection exposure: on the left is a sample of biological tissue exposed to laser exposure; on the right is a sample of biological tissue subjected to laser and injection exposure to a contrast agent.

Проведенные эксперименты выявили следующие преимущества использования предлагаемого устройства для ТМЛР: 1) проводить перфорацию с заданным диаметром канала; 2) проводить перфорацию на заданную глубины; 3) проводить инъекцию равномерно вокруг канала перфорации; 4) проводить инъекцию на заданную глубину; и 5) проводить инъекции заданного объема.The experiments revealed the following advantages of using the proposed device for TMLR: 1) to perforate with a given channel diameter; 2) carry out perforation to a given depth; 3) to inject evenly around the perforation channel; 4) to inject to a given depth; and 5) give injections of a given volume.

Claims (6)

Translated fromRussian

1. Устройство для осуществления трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации (ТМЛР), включающее в себя лазерный источник излучения, оптоволоконную систему и оконечное устройство для совместного проведения лазерных перфораций и медикаментозных инъекций, отличающееся тем, что лазерный источник излучения представляет собой твердотельный лазер на основе алюмоиттриевого граната, легированного неодимом, работающий на длине волны 1,44 мкм.1. A device for transmyocardial laser revascularization (TMLR), which includes a laser radiation source, a fiber optic system and a terminal device for joint laser perforations and drug injections, characterized in that the laser radiation source is a solid-state laser based on yttrium-aluminum garnet doped with aluminum neodymium operating at a wavelength of 1.44 microns.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длительность импульса лазерного источника излучения устанавливают в пределах 2-20 мс, а энергию на выходе оконечного устройства устанавливают в пределах 1-4 Дж.2. The device according to claim 1, characterized in that the pulse duration of the laser radiation source is set within 2-20 ms, and the energy at the output of the terminal device is set within 1-4 J.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптоволоконная система, предназначенная для транспортировки лазерного излучения в зону проведения ТМЛР, имеет возвратно-поступательный механизм подачи оптического волокна на глубину 15-20 мм, поступательный такт работы которого синхронизован с импульсом лазерного излучения.3. The device according to claim 1, characterized in that the fiber-optic system designed to transport laser radiation to the zone of TMLR has a reciprocating mechanism for supplying optical fiber to a depth of 15-20 mm, the translational operation of which is synchronized with a laser pulse.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптоволоконная система, предназначенная для транспортировки лазерного излучения в зону проведения ТМЛР, имеет возвратно-поступательный механизм подачи инъектора на глубину 3-10 мм и имеет устройство для регулирования объема производимой инъекции.4. The device according to claim 1, characterized in that the fiber-optic system for transporting laser radiation to the zone of TMLR has a reciprocating mechanism for feeding the injector to a depth of 3-10 mm and has a device for regulating the volume of injection.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оконечное устройство содержит в своем составе сменную кассету с отрезком оптического волокна и тремя одноразовыми шприцами для инъекций.5. The device according to claim 1, characterized in that the terminal device comprises a removable cartridge with a piece of optical fiber and three disposable injection syringes.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно имеет систему управления, синхронизации и контроля, позволяющую осуществлять процедуру ТМЛР синхронно от R-зубца ЭКГ пациента в промежуток времени, не превышающий 150 мс.6. The device according to claim 1, characterized in that it further has a control, synchronization and control system that allows the TMLR procedure to be synchronized from the patient’s ECG R-wave in a period of time not exceeding 150 ms.

Images