CN104921805B - 可视化点阵激光治疗仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视化点阵激光治疗仪，包括：定位插管，定位插管为两端开口的中空管用于定位病变部位和限定激光路径；合束镜组件，合束镜组件为两端开口的中空管，且其侧面设置有侧开口，其中合束镜组件的一端与定位插管的一端相连接；摄像头，摄像头通过侧开口与合束镜组件相连接以对病变部位进行成像；激光扫描组件，激光扫描组件与合束镜组件的另一端相连接，以根据对病变部位的成像生成扫描病变部位的激光束；控制系统，控制系统分别与激光扫描组件和摄像头相连接。该可视化点阵激光治疗仪操作简单，受控制的激光束按照预先设定路径自动扫描，迅速烧蚀去除宫颈病变部位，手术时间短，可以大幅减轻医生的工作强度，并提高治疗效率和成功率。

Description

可视化点阵激光治疗仪
技术领域
本发明涉及激光治疗领域，更具体地，涉及一种可视化点阵激光治疗仪。
背景技术
宫颈疾病是指宫颈区域发生的各种病变，包括炎症、损伤、肿瘤以及癌前病变等，是女性最常见的疾病之一。目前，宫颈慢性炎症性疾病治疗方法主要有利普刀和CO2激光治疗法。
利普刀又称为高频电波刀，采用定向射频电波发射技术，射频能量直接激发组织内的液态极性分子产生等离子震荡，使分子键断裂，即可达到精细微创的治疗效果。
CO2激光器以水为靶目标，当激光光束直径调节到数百微米后，在一定的能量密度下，激光光束能经过表皮穿透进入真皮。由于该类激光对水的吸收性比较好，因此在聚焦激光照射的部位组织会因为吸收激光能量而产生瞬间高温，使宫颈粘膜病变组织汽化和碳化，在去除病变组织后的表面形成焦化面，封闭毛细血管防止出血，且防止发生细菌感染，此方法为目前治疗宫颈粘膜病变的常用方法。
虽然利普刀治疗法和普通CO2激光治疗法已被广泛应用在宫颈疾病治疗上，但是仍存在以下缺陷：1.均非可视化操作，手术过程中医生劳动强度较大；2.治疗过程需要凭借医生的眼力和经验进行，所以专业性要求比较高，手术过程复杂；3.手术时间较长，利普刀治疗法需要10～30分钟，普通CO2激光治疗需要5～10分钟，较长的手术过程进一步增加了医生的劳动强度，在一定时间内治疗患者人数较少；4.治疗过程不能用图片或视频等形式进行记录，不利于后续病例整理等工作。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可视化点阵激光治疗仪，该可视化点阵激光治疗仪包括：
定位插管，定位插管为两端开口的中空管，定位插管用于定位病变部位和限定激光路径；
合束镜组件，合束镜组件为两端开口的中空管，且合束镜组件的侧面设置有侧开口，其中合束镜组件的一端与定位插管的一端相连接；
摄像头，摄像头通过侧开口与合束镜组件相连接以对病变部位进行成像；
激光扫描组件，激光扫描组件与合束镜组件的另一端相连接，以根据对病变部位的成像生成扫描病变部位的激光束；和
控制系统，控制系统分别与激光扫描组件和摄像头相连接，用于接收摄像头生成的病变图像数据并根据该病变图像数据控制激光扫描组件生成用于手术治疗的激光束。
进一步地，激光扫描组件包括：
激光发生器，激光发生器与控制系统相连接，以根据控制系统的控制信号生成激光束；和
激光点阵扫描器，激光点阵扫描器的激光出射口与合束镜组件相连接，激光点阵扫描器的激光入射口与激光发生器相连接，且激光点阵扫描器与控制系统相连接，用于接收激光束并根据控制系统的控制信号改变激光束的路径。
进一步地，激光束在病变部位形成的光斑的直径为0.1～0.3mm。
进一步地，激光发射器为CO2激光器、半导体激光器、光纤激光器或者固体激光器。
进一步地，合束镜组件包括：
合束镜外壳，合束镜外壳为两端开口的筒状结构、侧面设置有侧开口，且合束镜外壳的一端与定位插管的一端相连接，合束镜外壳的另一端与激光扫描组件相连接；
聚焦镜，聚焦镜设置在合束镜外壳内部、靠近合束镜外壳的另一端且垂直于合束镜外壳的侧面设置；和
合束镜，合束镜设置在合束镜外壳内部，且合束镜与合束镜外壳侧面的夹角为45度。
进一步地，激光扫描组件生成的激光通过聚焦镜在定位插管的另一端的端口处聚焦。
进一步地，可视化点阵激光治疗仪还包括全反射镜，全反射镜设置在合束镜外壳的外部、与合束镜平行设置，且全反射镜、合束镜与合束镜外壳的侧开口的相对应的端点在同一直线上。
进一步地，摄像头为CCD摄像头，且该摄像头包括调焦镜头。
进一步地，定位插管的侧壁设有抽吸排烟口，抽吸排烟口与定位插管的内部相连通以排出治疗过程中产生的烟雾。
进一步地，控制系统与外部数据存储设备相连接，以实时地将治疗过程中的各种治疗信息数据存储到外部数据存储设备。
根据本发明的可视化点阵激光治疗仪具有以下技术效果：1.该可视化点阵激光治疗仪将宫颈病变图像显示在电脑屏幕上，视野清晰，实现了可视化操作；2.该可视化点阵激光治疗仪操作方便、简单，经过简单学习，每个医生均可以操作，适用于临床诊室使用，扩大了临床应用和患者治疗范围；3.由控制系统根据摄像头采集到的病变图像，经图像处理软件自动规划生成手术区域，或由医生辅助手动鼠标描绘完成，提高了手术区域规划的精确程度；4.采用点阵激光治疗，全自动完成，大大减轻了医生的劳动强度，并降低失误率；5.由于点阵激光扫描速度快，手术创面热影响区浅，出血少，术后愈合快，所以降低了患者疼痛；6.实时将治疗图像传送到并存储在外部数据存储设备，便于电子病历保存；7.治疗时间可以控制在20～60秒内，进一步降低了医生的劳动强度并提高工作效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的说明性、非限制性实施例，对根据本发明的可视化点阵激光治疗仪进行进一步说明。
参照图1，根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪包括定位插管1、合束镜组件2、摄像头3、激光扫描组件和控制系统4。定位插管1的一端与合束镜组件2的一端相连接，激光扫描组件与合束镜组件2的另一端相连接，摄像头与合束镜组件侧面设置的侧开口相配合，同时激光扫描组件和摄像头3分别与控制系统6相连接，控制系统6可以根据摄像头3获取的病变部位图像，控制激光扫描组件生成聚焦激光束照射病变部位进行治疗。
定位插管1为两端开口的中空管。在进行可视化点阵激光治疗时，该定位插管1用于定位患者的病变部位，便于可视化点阵激光治疗仪对病变部位进行治疗，并且定位插管还限定激光束的激光路径，使得激光路径在定位插管所限定的范围内。为保持治疗安全、防止交叉感染，该定位插管1为一次性医疗用具。
合束镜组件2为两端开口的中空管，且该合束镜组件2的侧面设置有侧开口。合束镜组件2的一端与定位插管1的一端相连接，且合束镜组件2的所述侧开口与摄像头3相配合，从而将病变部位的图像传递到摄像头3并进一步发送到控制系统4。
摄像头3通过合束镜组件2侧面的侧开口与合束镜组件2相连接，以对病变部位进行成像，并将该图像传送到控制系统4。控制系统4利用其内部安装的影像处理软件对病变部位图像进行处理，生成激光手术治疗所需的扫描区域矢量图。相对于传统激光治疗方法中医生根据经验判断治疗区域，该可视化点阵激光治疗仪可以由医生按照所见到的病变图像手动描绘或经图像处理软件自动生成病变部位扫描区域矢量图，提高了手术的准确性与安全性；同时，将病变情况及手术过程可视化地、实时地呈现给医生，方便医生了解病变情况及治疗情况。
优选地，该摄像头3为CCD摄像头，且包括调焦镜头31。该CCD摄像头可以将病变部位的光学影像转化为数字信号，并将该数字信号传送到控制系统4进行进一步处理。该调焦镜头31可以帮助摄像头完成调焦，提高病变部位成像清晰度。
激光扫描组件与合束镜组件2的连接于定位插管的一端相对的另一端相连接，用于根据对病变部位的成像生成扫描病变部位的激光束。控制系统4接收摄像头3传送的病变部位的图像后，生成病变部位的矢量图，医生按照该矢量图在控制系统4设定激光扫描运动参数，控制系统4即可按照该设定的参数向激光扫描组件发出控制信号，该控制信号用以控制激光扫描组件生成扫描病变部位的激光。上述医生设定的激光扫描参数可以包括：激光输出功率大小、激光扫描速度、激光扫描路径与填充间距、角度等，通过改变激光功率、扫描速度、扫描次数以及设定区域范围，改变激光对病变组织烧蚀深度和范围，满足不同情况的临床需求。激光扫描组件根据病变部位图像生成治疗所需的激光剂量并发射到病变部位，使得手术时间大幅缩短，大大减轻了医生工作量，同时大大减轻了患者手术过程中的失血与疼痛。
控制系统4分别与激光扫描组件和摄像头3相连接，该控制系统4可以接收摄像头3生成的病变图像数据，为医生显示病变部位图像，医生可以根据该病变部位图像设定激光扫描参数；同时，由控制系统4根据病变图像数据向激光扫描组件发送控制指令以生成激光，完成激光扫描操作。优选地，控制系统4分别通过电缆与激光扫描组件和摄像头3相连接。
优选地，控制系统4与外部数据存储设备(图中未示出)相连接，用以实时地将治疗过程中产生的信息数据存储到外部数据存储设备。控制系统4与外部数据存储设备(图中未示出)的连接方式可以是无线连接也可以是有线连接。该治疗信息数据可以是医生在治疗过程中设定的激光扫描运动参数、治疗过程中病变部位的图片或视频等内容，但本发明中所述的激光扫描运动参数并不限于此。将治疗数据保存在外部存储设备，可以为病例研究提供帮助，且为可能发生的医患纠纷提供证据。
进一步地，激光扫描组件可以包括激光发生器5和激光点阵扫描器6。激光发生器5与控制系统4相连接，该激光发生器5可以根据操作人员在控制系统4设定的激光扫描运动参数(即，控制信号)生成激光束，并将激光束发射到激光点阵扫描器6。激光点阵扫描器6的激光出射口与合束镜组件2相连接、激光入射口与激光发生器5相连接，用于接收激光发生器5发射的激光束，同时，该激光点阵扫描器6与控制系统4相连接,并根据控制系统4的控制信号改变从激光发射器5传输来的激光束路径，该用于扫描病变部位的激光依次经过合束镜组件2和定位插管1照射到病变部位进行治疗。在一个实施例中，该用于扫描病变部位的激光在病变部位形成的光斑的直径可以为0.1～0.3mm。优选地，上述激光发生器5和激光点阵扫描器6分别通过电缆与控制系统4相连接。
优选地，上述激光发射器可以为CO2激光器、半导体激光器、光纤激光器或固体激光器。CO2激光器以水为靶目标，当激光光束直径调节到数百微米后，在较高的能量密度下，激光光束能经过表皮穿透进入真皮。由于该类激光对水的吸收性比较好，因此在激光经过的病变部位组织会因为吸收激光能量而瞬间产生高温将病变组织汽化去除。以上所列举的激光器优选用于本发明的激光治疗仪，但本发明的激光治疗仪不限于上述激光器，而可以采用本领域常用的任何激光器。
进一步地，合束镜组件2包括合束镜外壳21、聚焦镜22和合束镜23，其中聚焦镜22和合束镜23设置在合束镜外壳21内部。合束镜外壳21为两端开口的筒状结构、侧面设置有侧开口，且该合束镜外壳21的一端与定位插管1的所述一端相连接、另一端与激光扫描组件相连接，起到支撑聚焦镜22和合束镜23的作用。聚焦镜22在合束镜外壳21内部、靠近合束镜外壳21与激光扫描组件相连接的所述另一端且垂直于合束镜外壳21的侧面设置。由激光扫描组件发射的CO2激光首先穿过该聚焦镜22，聚焦镜22可以将CO2激光聚焦，从而提高激光束作用到病变部位的功率密度。合束镜23设置于合束镜外壳21内部，且该合束镜23与合束镜外壳21侧面的夹角为45度。该合束镜23可以允许几乎全部的CO2激光透过并照射到病变位置，同时将成像光束反射到摄像头3，从而辅助完成对病变部位成像的步骤，使得整个合束镜组件2的结构简单、易成型。
优选地，激光扫描组件生成的激光可以通过聚焦镜22在定位插管1的另一端(即，靠近病变部位的端部)的端口处聚焦。定位插管1的长度与聚焦镜22的焦距相对应，使得穿过聚焦镜22的激光在定位插管1与病变部位相接触的一端的端口处聚焦，即将激光在病变部位准确聚焦，从而省去了手术医生在治疗中频繁手动调整激光刀头与病变部位距离来聚焦的操作，降低了对医生手术经验的要求以及医生的工作强度。
根据一个示例，如图1所示，根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪还可以包括全反射镜7，该全反射镜7设置在合束镜外壳21的外部、与合束镜23平行设置，且该全反射镜7、合束镜22与合束镜外壳21侧开口的相对应的端点在同一直线上，即该全反射镜7与合束镜外壳21侧面的夹角也是45度。对病变部位的成像光束在合束镜23上被全反射到全反射镜7，全反射镜7对该成像光束再次进行全反射，从而进入摄像头3的视野，摄像头3将该成像光束捕获后经电缆发送病变图像数据到控制系统4，从而完成对病变部位信息的采集。
进一步地，定位插管1的侧壁设有抽吸排烟口8，该抽吸排烟口8与定位插管1的内部相连通，并且与外部抽吸机(图中未示出)或其它动力源(图中未示出)相连接，用以排出治疗过程中产生的烟雾。病变部位的细胞组织经CO2激光聚焦照射后瞬间产生超过几千度的高温而被迅速汽化，形成浓烈烟雾，所以通过设置抽吸排烟口8可以及时地将烟雾排离手术室，保持治疗环境卫生。
根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪的工作过程如下：将定位插管1与合束镜组件2、摄像头3相连接，并将定位插管1插入窥阴器抵达宫颈口；摄像头3对病变部位进行成像，并将成像数据传送到控制系统4；控制系统4根据摄像头3传送的数据生成需要治疗的区域的矢量图，由医生按照病变程度为生成的矢量图设定激光扫描运动参数；参数设定完成后，医生启动发射激光开关(手持按钮或脚踏开关)；控制系统4发出控制信号，控制激光发生器5生成激光束，该激光束被发射到激光点阵扫描器6；控制系统4发送控制信号到激光点阵扫描器6，控制激光点阵扫描器6根据医生设置的激光扫描运动参数改变激光束的路径生成点阵激光，并将该点阵激光发射到病变部位以进行治疗。
根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪可以应用在：已经确诊的宫颈上皮内瘤样病变(CIN)尤其怀疑CINⅡ-Ⅲ的治疗、慢性宫颈炎、宫颈非典型增生和宫颈高危型HPV感染等妇科疾病治疗。但是本领域技术人员应当理解，该可视化点阵激光治疗仪的应用领域并不限于上述疾病。
下面将列举采用普通CO2激光治疗仪与根据本发明实施例的可视化点阵激光治疗仪进行治疗的两个典型示例。
示例一：采用普通CO2激光治疗仪与可视化点阵激光治疗仪治疗慢性子宫颈炎：
使用普通CO2激光器：患者取膀胱截石位，外阴、阴道常规消毒。放置窥阴器暴露宫颈，常规消毒。选用CO2激光器功率20～30W，光斑直径0.3～0.5mm，刀口距宫颈5～10cm，由手术医生握住刀柄、眼睛瞄准病变部位，对病变部位进行逐点式烧灼。烧灼范围超过糜烂面边缘2mm左右，转动的速度要适宜，速度越慢，烧灼越深。遇到出血时可压迫或用激光束止血。宫颈口的烧灼不易过深。如过深可能造成子宫颈粘连或狭窄。此手术持续时间约为20分钟。
使用可视化点阵CO2激光器：常规消毒，选用CO2激光器功率30～50W，光斑直径0.1～0.3mm，通过摄像头的图像选择治疗范围，对病变部位进行自动快速点阵扫描烧灼。烧灼范围超过糜烂面边缘2mm左右。激光功率、扫描方式、扫描速度可任意选择，通过改变激光功率、改变扫描速度可调整烧灼深度。
示例二：宫颈非典型增生和宫颈高危型HPV感染
普通CO2激光治疗仅适用于鳞状上皮不典型增生，可用20～30W CO2激光对宫颈病变部位做从外至内，由后唇至前唇的均匀扫描汽化。宫颈口部位的深度要达0.5～1cm，宫颈周边部位汽化相对较浅，使剖面外观呈锥形。
使用可视化点阵CO2激光器治疗：常规消毒，可用经宫颈刮片证实宫颈感染高危型HPV及鳞状上皮不典型增生，选用CO2激光器功率30～50W，光斑直径0.2～0.3mm，刀口距宫颈20cm，通过摄像头的图像选择治疗范围，对病灶进行自动快速点阵扫描烧灼。激光功率、扫描方式、扫描速度可任意选择，通过改变激光功率、扫描速度以及设定区域范围可任意调整烧灼深度及范围，满足不同情况的临床需求。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (7)

1.一种可视化点阵激光治疗仪，包括：
定位插管，所述定位插管为两端开口的中空管，所述定位插管用于定位病变部位和限定激光路径；
合束镜组件，所述合束镜组件为两端开口的中空管，且所述合束镜组件的侧面设置有侧开口，其中所述合束镜组件的一端与所述定位插管的一端相连接；
摄像头，所述摄像头通过所述侧开口与所述合束镜组件相连接以对病变部位进行成像；
激光扫描组件，所述激光扫描组件与所述合束镜组件的另一端相连接，以根据对所述病变部位的成像生成扫描所述病变部位的激光束；和
控制系统，所述控制系统分别与所述激光扫描组件和所述摄像头相连接，用于接收所述摄像头生成的病变图像数据并根据所述病变图像数据控制所述激光扫描组件生成激光束，
其中：
所述激光扫描组件包括：
激光发生器，所述激光发生器与所述控制系统相连接，以根据所述控制系统的控制信号生成激光束；和
激光点阵扫描器，所述激光点阵扫描器的激光出射口与所述合束镜组件相连接，所述激光点阵扫描器的激光入射口与所述激光发生器相连接，且所述激光点阵扫描器与所述控制系统相连接，用于接收所述激光束并根据所述控制系统的控制信号改变所述激光束的路径，
所述合束镜组件包括：
合束镜外壳，所述合束镜外壳为两端开口的筒状结构、侧面设置有所述侧开口，且所述合束镜外壳的一端与所述定位插管的所述一端相连接，所述合束镜外壳的另一端与所述激光扫描组件相连接；
聚焦镜，所述聚焦镜设置在所述合束镜外壳内部、靠近所述合束镜外壳的所述另一端且垂直于所述合束镜外壳的侧面设置；和
合束镜，所述合束镜设置在所述合束镜外壳内部，且所述合束镜与所述合束镜外壳侧面的夹角为45度，以及
所述激光扫描组件生成的激光束通过所述聚焦镜在所述定位插管的另一端的端口处聚焦。
2.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述激光束在病变部位形成的光斑的直径为0.1-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述激光发生器为CO2激光器、半导体激光器、光纤激光器或固体激光器。
4.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述可视化点阵激光治疗仪还包括全反射镜，所述全反射镜设置在所述合束镜外壳的外部、与所述合束镜平行设置，且所述全反射镜、所述合束镜与所述合束镜外壳的所述侧开口的相对应的端点在同一直线上。
5.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述摄像头为CCD摄像头，且该摄像头包括调焦镜头。
6.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述定位插管的侧壁设有抽吸排烟口，所述抽吸排烟口与所述定位插管的内部相连通以排出治疗过程中产生的烟雾。
7.根据权利要求1所述的可视化点阵激光治疗仪，其中，所述控制系统与外部数据存储设备相连接，以实时地将治疗过程中的各种信息数据存储到外部数据存储设备。
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