Лазерный спектральный кольпоскоп

Авторы патента:

Настоящая полезная модель относится к области медицины и предназначена для измерения спектров лазерно-индуцированной флюоресцении биологических тканей, в частности, слизистой оболочки шейки матки. Технический результат заключается в повышении диагностической точности кольпоскопии, уменьшения количества необходимых биопсий, а также в уменьшении дозы облучения (общей энергии лазерного излучения), полученной пациентом в процессе одного обследования. Технический результат достигается тем, что применяют лазерный спектрально-флуоресцентный кольпоскоп содержит спектрометр, лазерный источник возбуждения аутофлуоресценции, настроенный на длину волны 0,407 мкм, к которым подключены гибкий волоконно-оптический катетер и блок управления, сбора и обработки информации, при этом упомянутый лазерный источник излучения синхронизирован с циклами экспонирования упомянутого спектрометра и включается лишь на время экспозиции. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Развитию рака шейки матки предшествует период трансформации многослойного плоского эпителия шейки матки и различные стадии цервикальной неоплазии (ЦИН1, ЦИН2, ЦИН3). В настоящее время для выявления цервикальной неоплазии при диспансеризации населения применяется относительно простая методика цитологического скрининга или пап-тест. Данная методика достаточно проста, однако в силу большого количества ложноположительных результатов (от 15 до 40%), она обладает весьма низкой специфичностью: специфичность и чувствительность пап-теста составляют 11-99% и 14-97%, соответственно. В случае подозрения на развитие дисплазии проводится кольпоскопическое исследование, предсказательная ценность которого весьма ограничена. Поэтому для выявления ЦИН необходимо взятие материала (биопсия) и проведение гистологического исследования. Чувствительность и специфичность кольпоскопии в дифференциальной диагностики ЦИН относительно нормальной ткани (многослойный плоский эпителий и воспаление) в руках опытного гинеколога составляют в среднем 94±6% и 48±23%, соответственно. При этом чувствительность и специфичность кольпоскопии в дифференциальной диагностике ЦИН3 (тяжелая дисплазия) относительно ЦИН1 (слабая дисплазия и ПВЧ инфицирование) составляет 79±23% и 66±18%, соответственно.

Таким образом, очевидно, что для улучшения диагностической точности кольпоскопии и уменьшения количества необходимых биопсий, требуется неинвазивный и доступный метод ранней диагностики, чувствительный к изменениям в метаболизме и архитектонике слизистой оболочки шейки матки, возникающим при развитии неоплазии на молекулярном и клеточном уровнях. К числу таких методов относится метод анализа флуоресцентных изображений, сопряженный с локальной флуоресцентной спектроскопией.

Различные стадии опухолевой трансформации слизистой оболочки сопровождаются изменениями в архитектонике ткани, в пространственном распределении, метаболической активности и концентрации определенных эндогенных флуорофоров. Эти изменения отражаются на спектрах аутофлуоресценции, что может быть использовано для получения диагностической информации в режиме реального времени.

Высокая чувствительность аутофлуоресцентного исследования в выявлении предопухолевой и опухолевой патологии слизистых оболочек дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря показана во многих клинических исследованиях. Необходимо отметить, что объем ткани, анализируемый спектральными методами, сравним с объемом ткани, который берется при щипцовой биопсии. Достоинством спектроскопических методик является большой размер выборки и незначительное время, требуемое для измерений большого количества спектров из многих точек поверхности ткани. В тоже время следует отметить ограничение, обусловленное невозможностью провести точечные измерения спектров при большой протяженности или площади органа, например, в случае кишки, трахеобронхиального дерева или мочевого пузыря. Поэтому в указанных случаях методы локальной спектроскопии применяют в сочетании с эндоскопическими системами либо на основании спектрально-флуоресцентных диагностических алгоритмов строятся системы получения флуоресцентных изображений.

Известен гинекологический видеокольпоскоп Dr.Camscope DCS-102 и DSCM-102 (http://www.grand-sp.ru/index.php?productid=16135), который позволяет проводить диагностические исследования и осуществлять контроль за лечебными процедурами при помощи универсальной видеосистемы, разработанной с использованием последних достижений медицинской техники. Применяется для точной диагностики различных гинекологических заболеваний, таких как эрозия шейки матки, различных злокачественных новообразований и т.д. Дает возможность врачу и пациенту увидеть видеоизображение заболевания до и после лечения, получить видеоснимки. Сохраненные визуальные отчеты могут использоваться как уникальная документация для клинической и научной работы, для проведения консилиумов и консультаций со специалистами (в том числе и в Internet).

Этот прибор, как видно из описания, снабжен водеокамерой и может получать водеоизображения и цветные снимки шейки матки, но также, как и модели всех других фирм, не оснащен возможностью регистрации спектров автофлуоресценции шейки матки.

Для устранения указанного выше недостатка, а также для обеспечения повышения диагностической точности кольпоскопии, уменьшения количества необходимых биопсий и уменьшении дозы облучения (общей энергии лазерного излучения), полученной пациентом в процессе одного обследования, применяют лазерный спектральный кольпоскоп согласно настоящей полезной модели. Кольпоскоп содержи спектрометр и лазерный источник возбуждения аутофлуоресценции, настроенный на длину волны 0,407 мкм, к которым подключены гибкий волоконно-оптический катетер и блок управления, сбора и обработки информации, при этом упомянутый лазерный источник синхронизирован с циклами экспонирования упомянутого спектрометра на время экспозиции.

В частности, упомянутый гибкий волоконно-оптический катетер выполнен из шести волокон диаметром 100 мкм с числовой апертурой 0,22 для сбора излучения и из одного волокна диаметром 110 мкм для возбуждения флюоресценции. При этом на дистальном конце упомянутого катетера, волокна для сбора излучения, уложены вокруг волокна для возбуждения флюоресценции.

В частности, упомянутые спектрометр и лазерный источник возбуждения аутофлуоресценции выполнены в едином устройстве.

На Фиг.1 показан внешний вид кольпоскопа согласно настоящей полезной модели.

На Фиг.2 показан блок-схема кольпоскопа согласно настоящей полезной модели.

На Фиг.3 показаны два изображения спектров исследуемого участка, на которых верхняя кривая - спектр аутофлуоресценции нормального многослойного плоского эпителии, и нижняя кривая - спектр аутофлуоресценции морфологически подтвержденного предрака.

Лазерный спектрально-флуоресцентный кольпоскоп согласно настоящей полезной модели содержит спектрометр (6) и лазерный источник (5) возбуждения аутофлуоресценции, настроенный на длину волны 0,407 мкм, которые для удобства использования могут быть выполнены в едином устройстве (3). Кольпоскоп также содержит гибкий волоконно-оптический катетер (2) и блок (1) управления, сбора и обработки информации, которые подключены к упомянутым спектрометру (6) (полихроматор) и лазерному источнику (5) возбуждения (диодный лазер). При этом при упомянутый лазерный источник (5) излучения синхронизирован с циклами экспонирования упомянутого спектрометра (6) на время экспозиции, что позволяет снизить как дозу воздействия упомянутого излучения на ткань более чем в 10 раз, так и время воздействия на аналогичное значение.

Обычно упомянутый катетер (2) выполнен из шести оптических волокон диаметром 100 мкм с числовой апертурой 0,22 для сбора излучения и из одного оптического волокна диаметром 110 мкм для возбуждения флюоресценции. При этом мощность на выходе упомянутых волокон находится в пределах от 1 до 10 мВт. Катетер (2) выполняют также таким образом, что на дистальном его конце волокна для сбора излучения, уложены вокруг волокна для возбуждения флюоресценции.

Кольпоскоп работает следующим образом. После включения блока (1) управления, сбора и обработки информации и загрузки соответствующего программного обеспечения, включают упомянутый лазерный источник (5). После его (5) необходимого прогрева осуществляют облучение исследуемой области (4) с получение соответствующих спектров.

Возможна работа устройства как в режиме «живой» картинки, то есть когда спектры регистрируются раз за разом либо с накоплением, либо без накопления последовательных массивов данных, так и в режиме «застывшей» картинки.

Существенной особенностью создаваемого кольпоскопа является как возможность немедленного снятия спектров аутофлуоресценции участков (4), вызывающих подозрение, базирующееся на особенностях флуоресцентного изображения, так и уменьшение дозы облучения (общей энергии лазерного излучения), полученной пациентом в процессе одного обследования с применением флуоресцентного спектрометра. Также важная особенность данного прибора заключаются в том, что его применение в ходе кольпоскопии позволит в реальном времени (in vivo) получать объективную количественную информации о наличии патологии в той точке поверхности эндоцервикса, где производятся измерения спектров.

Применение данного прибора улучшит диагностическую точность кольпоскопии, позволит уменьшить количество биопсий и будет способствовать раннему выявлению предопухолевой патологии и проведению своевременного органосохраняющего лечения, что особенно важно для женщин детородного возраста.

1. Лазерный спектральный кольпоскоп, содержащий спектрометр и лазерный источник возбуждения аутофлуоресценции, настроенный на длину волны 0,407 мкм, к которым подключены гибкий волоконно-оптический катетер и блок управления, сбора и обработки информации, при этом упомянутый лазерный источник излучения синхронизирован с циклами экспонирования упомянутого спектрометра и включается лишь на время экспозиции.

2. Кольпоскоп по п.1, отличающийся тем, что упомянутый гибкий волоконно-оптический катетер выполнен из шести волокон диаметром 100 мкм с числовой апертурой 0,22 для сбора излучения и из одного волокна диаметром 110 мкм для возбуждения флуоресценции.

3. Кольпоскоп по п.1 или 2, отличающийся тем, что на дистальном конце упомянутого катетера, волокна для сбора излучения уложены вокруг волокна для возбуждения флуоресценции.

4. Кольпоскоп по п.1, отличающийся тем, что упомянутые спектрометр и лазерный источник возбуждения аутофлуоресценции выполнены в едином устройстве.