ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ФОТОННОЙ МЕДИЦИНЫ И ФОТОННОГО КЛИМАТА
Фотодинамическая терапия. Как выбрать излучатель?
Полянский С.В., Радаев А.А. Титов М.Н.
Онкология как причина смертности, выходит на одно из первых мест, а фотодинамическая терапия выходит на одно из первых мест по эффективности лечения. Сегодня фотодинамическая терапия развивается быстрыми темпами и постоянно стоит вопрос: «Как обеспечить главную операцию в фотодинамической терапии – облучение введенного сенсибилизатора?». Какие возможны варианты:
- Облучение солнечным светом.
- Облучение лампой со светофильтрами.
- Облучение группой светодиодов.
- Облучение с помощью не полупроводниковых лазеров.
- Облучение лазером, основанном на полупроводниковых лазерах.
Постараемся разобраться в каждом из вариантов. Первое – сравним каждый излучатель по стоимости. Для анализа, будем брать типичные для России цены и вариант наиболее популярный, когда длина волны чувствительности сенсибилизатора 660 нм и мощность 3 Вт на опухоль. Ясно, что хотя солнечное излучение бесплатно, но обеспечить такое облучение нельзя, а КПД излучения очень маленькое, 98% излучения не дает фотоэффекта, то есть дополнительная нагрузка на больного, дающая ожоги, будет определять лечение. Конечно получить 3 Вт на опухоль на длине волны 660 нм можно только применяя очень дорогую оптику. Ясно, что это не технология 21 века.
Лампы со светофильтрами практически по цене 1-2 т. $ не применяются в фотодинамической терапии. О том, что такие лампы не пригодны для эффективной терапии еще в 1998 году говорил Олег Ксенофонтович Скобелкин. Причина в том, что для обеспечения нужной мощности и применяемого спектра (ширина не более ± 10 нм) можно только используя очень сложную оптику и надо мириться с очень низким КПД такого устройства. Конечно, в этом случае надо делать водяное охлаждение и установка крайне неудобна в работе с пациентом, так как в начале устанавливается лампа, а потом подбирается положение пациента, таким образом, что бы излучение попадало на опухоль, а это требует использование очень дорогих специализированных кресел или кроватей, способных реализовывать такую схему.
Сегодня в фотодинамической терапии появились облучатели на основе светодиодов. Цена такого устройства ~5000$. Рассмотрим причины по которым мы не применяем такие устройства:
- Очень малая плотность мощности которое дает такое устройство. Практически нельзя достигнуть мощности облучения опухоли 3 Вт и очень трудно создать плотность мощности более 300 мВт/см2.
- Большое количество светодиодов, из-за малого КПД и большое количество паяных контактов делает такую установку крейне ненадежной.
- Невозможно приборы поместить в термостат и следовательно светодиоды работают при комнатной температуре, которая может реально сильно меняться в месте применения ФДТ.
- Спектр светодиодов достаточно широкий и поэтому КПД воздействия светодиодного излучения существенно ниже лазерного. Поэтому, что бы получить одинаковый эффект от светодиодов и лазеров в ФДТ, надо иметь в светодиодах существенно больше мощность чем в лазерных установках, а это создает одновременно при ФДТ вызывает два отрицательных действия нагрев тела пациента и бесполезную дополнительную световую нагрузку на пациента.
- Не возможно создать ни при какой системе оптики на светодиодах такое же равномерное излучение как от лазеров.
- Еще в 1998 году Олег Ксенофонтович Скобелкин показал, что 90% операций ФДТ можно производить не накожно, а через тонкий световод вставленный в полость, специальную насадку или иглу. То есть все описанные устройства на 90% будут бесполезны в ФДТ.
Мы так же не применяем не полупроводниковые лазеры для ФДТ по следующим причинам:
- Их цена существенно выше полупроводниковых лазеров и составляют для нашего примера 30-200 т.$.
- Как описано выше бессмысленно применять лазеры без световодов, но не полупроводниковых лазеров относятся к классу не переносимых приборов, так как имеют очень тонкую легко сбивающуюся оптику. Это определяется тем, что только у полупроводниковых лазеров тело свечения составляет ~ 100 мкм и все излучение входит в приемный световод размером 150 мкм. У других лазеров тело свечения кардинально больше и введение в световод размером 150 мкм возможно только при наличии оптики, которая от любого передвижения может сбиться.
- Абсолютное большинство не полупроводниковых лазеров имеет меньшую надежность чем полупроводниковые лазеры, но надежность полупроводниковых лазеров стремительно растет.
- В настоящее время среди источников света самый высокий КПД у промышленных полупроводниковых лазеров, который стараниями многих ученых возглавляемых Нобелевскими лауреатами Алферовым Жоржем Ивановичем быстро стремится к своему теоретическому пределу в 100%.
- Только полупроводниковые лазеры позволяют подстроить под любую длину волны чувствительность сенсибилизатора.
Вывод:
Самым эффективным средством облучения в ФДТ являются полупроводниковые лазеры. Они в настоящее время не имеют ни какой реальной конкуренции со стороны других излучателей, которые в принципе могут применяться в ФДТ.