[发明专利]光治疗装置

说明书

本发明涉及医学技术，更具体地，涉及用于通过发光二极管的宽带辐射和/或激光二极管的窄带辐射在人类和动物的内部器官和组织上来进行作用的光治疗装置。一种用于光治疗的装置包括具有设置在与辐射器热接触的未焊接板上的发光元件的光模块、电源单元、控制器和紧固元件。光模块通过紧固元件连接成矩阵。在底座的外侧，光模块配备有内部保护边界。内部保护边界由光反射涂层制成。本发明通过扩大同时照射解剖区域的面积、增加照射表面上光收集的有效性、扩展装置的功能能力以及提高正在执行程序的安全性，解决了增加光治疗过程的有效性和减少执行所需要的时间问题。

技术领域

本发明涉及医学技术领域，即用于通过LEDs的宽带辐射和/或激光二极管的窄带辐射对人和动物的内部器官和组织上进行作用的光治疗装置，包括穿过颅骨的大脑皮层和皮层下区域，用于颈-圈区动脉上的经皮作用，以确保大脑的血液供应，以及位于该区域中的神经结构和生物组织，以及位于生物体的其他解剖区域中的骨和软组织和粘膜。

用红光和/或近红外光进行照射，红光和/或近红外光的光谱属于所谓的充血组织透明窗口(从约620至1200nm，即，从血红蛋白吸收带的右边界至水吸收带的左边界)。

内部器官和组织的光治疗改善了周围血管的血液循环，加速了神经元的再生，降低了脂质过氧化过程的水平，适合用于门诊和医疗以及预防机构使用。光治疗过程基于红光或近红外光对神经元、血细胞、结缔组织和骨组织以及粘膜的光化学(非热)效应。在分子水平上，在红光和近红外范围内的电磁辐射，由几个目标的光-生物改性引起的辐射效应[1]。这些包括线粒体呼吸链复合物IV(细胞色素c氧化酶)、一氧化氮与细胞色素c氧化酶和血红蛋白分子的亚硝酰基复合物、细胞膜的离子通道和抗氧化细胞防御酶(例如，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶或谷胱甘肽过氧化物酶)[2]。

细胞色素c氧化酶在ATP合成过程中起关键作用。细胞色素c氧化酶的光生物修饰刺激神经再生、转录因子的活化以及基因表达的修饰。通过亚硝酰基复合物吸收可见光和近红外光的光子引起协同效应。

因此，释放一氧化氮，对血管有扩张作用，并且与一氧化氮相关的细胞色素c氧化酶分子也被激活；后者刺激细胞呼吸和ATP分子合成过程。最终，血液循环得到改善并且受损生物组织加速再生。离子通道的光生物改性刺激钙离子从细胞释放并激活调节血液循环的平滑肌。抗氧化剂系统的酶的活化加速了由循环障碍或伤口损伤的生物细胞的再生。

光治疗加速了肌肉和神经细胞的再生，加速了手术和非愈合伤口的愈合[3]。红光和近红外光对大脑的照射作用被广泛应用于各种来源的急性脑血管意外(ACVA)或创伤性脑损伤的患者的治疗已是熟知的[4]。通过颅骨的照射(经颅手术)加速了神经细胞的再生，改善了大脑中的血液循环，最终降低了ACVA后果的严重性，甚至恢复了患者的工作能力[5]。此外，光治疗还可以预防ACVA，以及颈圈和生物体其他解剖区域的炎症和神经疾病[5，6]。

将激光二极管的光通量的超亮发光二极管或激光二极管或光导的终端用作辐射元件，其靠近或接近被照射表面的皮肤。在经颅照射过程期间，所产生的光通量穿过颅骨的骨骼并且作用于位于皮质的细胞中的分子靶标和位于距大脑皮层的表面高达20mm的深度处的皮层下区域。根据可用的估计，落在头部表面上的仅5％至3％的红色和红外辐射通量到达大脑皮层的表面[7]。

为了确保在脑组织中具有显著治疗效果的光通量，到达大脑皮层表面的光的强度必须为至少10mW/cm²[8]；因此，入射在头部表面上的光的强度应当为至少300mW/cm²。

LEDs和激光二极管的效率为30-40％。这意味着需要使用具有1000mW或更大的电功率消耗的经颅光治疗发光元件，以解决有效地消散由发光元件释放的热量的技术问题，并监测被照射的身体表面的温度。因此，创建用于光治疗的有效且安全的装置是当今迫切的挑战。

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