CN106039593A - 基于组织血氧检测的激光照射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于组织血氧检测的激光照射系统，该系统包括：激光发射部件，发射第一激光至对象，所述第一激光到达所述对象的第一组织深度位置；组织血氧检测部件，检测所述对象的所述第一组织深度位置附近的组织血氧参数；以及支撑部件，所述组织血氧检测部件的至少一部分和所述激光发射部件安装在所述支撑部件上。通过在激光照射过程中，利用组织血氧检测部件对治疗深度处的组织血氧参数进行实时检测，以实时确定激光照射效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基于组织血氧检测的激光照射系统。
背景技术
基于激光照射的激光治疗技术是近十年来发展起来的技术，在临床实验上已经证实其具有缓解组织疼痛等效果。尤其是高功率红外激光治疗技术，因为具有较深的组织穿透能力，可以作用于较深的组织，例如肌肉、软骨等其他组织，以实现介入式或非介入式治疗。由于激光本身的特殊性，对病变组织进行适度的激光照射能够起到治疗作用，但是不当的激光照射却会导致组织损伤。同时，正因为红外激光治疗是针对较深组织进行的，致使无法实时观测得到效果，以至于无法保证效果达到最佳。
发明内容
技术问题
有鉴于此，本发明提出了一种基于组织血氧检测的激光照射系统，能够在激光照射过程中，利用组织血氧检测部件对治疗深度处的组织血氧参数进行实时检测，以实时确定激光照射效果。
解决方案
本发明提出了一种基于组织血氧检测的激光照射系统，其特征在于，所述系统包括：激光发射部件，发射第一激光至对象，所述第一激光到达所述对象的第一组织深度位置；组织血氧检测部件，检测所述对象的所述第一组织深度位置附近的组织血氧参数；以及支撑部件，所述组织血氧检测部件的至少一部分和所述激光发射部件安装在所述支撑部件上。
在一种可能的实现方式中，所述组织血氧检测部件包括组织血氧检测探头；所述组织血氧检测探头安装在所述支撑部件上，并接收从所述对象返回的第一返回光，以便根据所述第一返回光的参数获得所述组织血氧参数，其中所述第一返回光是所述第一激光照射所述对象而产生的。
在一种可能的实现方式中，所述激光发射部件与所述组织血氧检测探头之间的距离能够调节。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：检测光源，所述检测光源安装在所述支撑部件上，并发射检测光至所述对象，所述检测光到达所述对象的所述第一组织深度位置附近；所述组织血氧检测部件包括组织血氧检测探头；所述组织血氧检测探头安装在所述支撑部件上，并接收从所述对象返回的第二返回光，以便根据所述第二返回光的参数获得所述组织血氧参数，其中所述第二返回光是所述检测光照射所述对象而产生的。
在一种可能的实现方式中，所述组织血氧检测部件还包括滤光器，所述滤光器与所述组织血氧检测探头配合，以滤除所述第一激光照射所述对象而产生的第一返回光。
在一种可能的实现方式中，所述检测光源为红外激光二极管或红外发光二极管LED。
在一种可能的实现方式中，在所述支撑部件上，所述检测光源与所述组织血氧检测探头安装在所述激光发射部件两侧，且所述检测光源与所述组织血氧检测探头之间的距离能够调节。
在一种可能的实现方式中，所述第一激光为红外激光。
在一种可能的实现方式中，所述第一组织深度为0.1cm-5cm。
在一种可能的实现方式中，所述激光发射部件包括光纤，所述第一激光由光纤导引到达所述对象的第一组织深度位置。
有益效果
通过在激光照射过程中，利用组织血氧检测部件对治疗深度处的组织血氧参数进行实时检测，以实时确定激光照射效果。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出根据本发明一实施例的基于组织血氧检测的激光照射系统的示意图。
图2示出根据本发明一实施例的一示例的基于组织血氧检测的激光照射系统照射于对象的示意图。
图3示出第一激光经由光纤导引至所述对象的第一组织深度位置的示意图。
图4示出根据本发明一实施例的另一示例的基于组织血氧检测的激光照射系统照射于对象的示意图。
图5示出根据本发明一实施例的一个示例的检测系统的结构框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1示出根据本发明一实施例的基于组织血氧检测的激光照射系统的示意图。如图1所示，该系统主要包括：激光发射部件1，发射第一激光至对象，所述第一激光到达所述对象的第一组织深度位置；组织血氧检测部件2，检测所述对象的所述第一组织深度位置附近的组织血氧参数；以及支撑部件3，所述组织血氧检测部件2的至少一部分和所述激光发射部件1安装在所述支撑部件3上。
本实施例在激光发射部件1发射第一激光对对象的组织进行照射的过程中，利用组织血氧检测部件2对第一组织深度位置(例如治疗深度处)的组织血氧参数进行实时检测，这样就可以根据检测到的组织血氧参数来实时确定激光照射的效果。
下面以不同结构方式的基于组织血氧检测的激光照射系统为例，来说明本实施例的不同示例，这些示例仅为了便于理解，而不以任何方式限制本发明。
示例1
激光发射部件1
图2示出了本发明一实施例的一个示例的基于组织血氧检测的激光照射系统照射于对象的示意图，如图2所示，激光发射部件1发射第一激光至对象，且第一激光可以到达对象的第一组织深度位置，第一激光与第一组织深度位置的组织发生作用。其中，第一组织深度位置可以是对象的组织的待治疗位置，例如图2中所示的M区域。
如图2所示，激光发射部件1可以包括激光输出头11，其可与激光产生部件连接(未示出)，激光产生部件可以与激光发射部件1分开，也可以与激光发射部件1整合在一起。激光产生部件产生的第一激光经过导入光纤后进入激光输出头11，由激光输出头11发射进而到达对象的第一组织深度位置。其中，图2中LP为第一激光从激光输出头11到达第一组织深度位置(如M区域)这一过程的传输路径。
在一种可能的实现方式中，所述激光发射部件还可以包括光纤12，所述第一激光可以由光纤12导引到达所述对象的第一组织深度位置，图3示出第一激光经由光纤导引至所述对象的第一组织深度位置的示意图，该示例中，可以通过利用空心针13作为辅助工具，将光纤12置于所述空心针13内，利用空心针13使光纤12到达所述对象的第一组织深度位置，进而使第一激光到达所述对象的第一组织深度位置，以便于第一激光与第一组织深度位置的组织发生作用。其中，所述光纤12的端面可以根据需要进行选择，例如平面端面或斜面端面等。
激光发射部件1可以根据待治疗的组织的深度、类型或其他因素进行选择，例如针对对象的深处组织(例如表皮下几厘米处)进行照射时，可以采用高功率红外激光发射器。
在一种可能的实现方式中，第一组织深度可以为0.1cm-5cm。通过高功率红外激光器配合组织血氧检测部件2，可以达到这样的治疗深度和检测深度，使得较深位置的组织治疗和效果检测成为可能。
在一种可能的实现方式中，激光发射部件1发射的第一激光可以为红外激光，例如波长可为808nm、976nm、1064nm等，功率范围可为几瓦至几十瓦。
组织血氧检测部件2
本示例中，组织血氧检测部件2可以包括组织血氧检测探头，第一激光照射对象的第一组织深度位置后，会产生第一返回光，组织血氧检测探头能够接收第一返回光。具体地，第一激光照射对象的第一组织深度位置后，可与此处的生物组织相互作用(例如发生散射)，形成第一返回光并经由对象表面射出，通过调节组织血氧检测探头的位置，可以使组织血氧检测探头能够接收到第一返回光，从而实现第一组织深度位置处的血氧探测。
如图2所示，其中，LS为第一激光经由第一组织深度位置发生散射到达组织血氧检测探头的传输路径。组织血氧检测探头还可与组织血氧检测部件主体(未示出)连接，组织血氧检测部件主体可以根据第一返回光的参数获得组织血氧参数，组织血氧检测部件主体和组织血氧检测探头可以通过线缆通信连接，也可以整合在一起。
其中，组织血氧检测部件2可以采用本领域技术人员可以选择的能够与激光发射部件1相匹配的组织血氧检测部件，例如能够接收第一激光所在频段的第一返回光，且灵敏度足够感测到第一返回光的组织血氧检测器。
此外，组织血氧检测部件主体可以通过通用处理器结合逻辑指令来实现，或者通过专用硬件电路来实现。
支撑部件3
本示例中，支撑部件3是用于支撑激光发射部件1和组织血氧检测部件2中的至少一部分(例如组织血氧检测探头)的部件，激光发射部件1和组织血氧检测探头可以安装在该支撑部件3上，组织血氧检测探头可以相对于激光发射部件1移动，二者之间的距离可以调节，调节范围可以是0.1cm-10cm。通过改变组织血氧检测探头与激光发射部件1之间的距离，可以使组织血氧检测部件2检测到不同组织深度处的组织血氧参数。例如，在组织血氧检测探头与激光发射部件1之间的距离为5cm的情况下，组织血氧检测部件2可以检测到的组织深度为3cm-5cm。在激光的参数改变的情况下，可通过调节上述距离，确保组织血氧检测部件2始终检测到与治疗深度相同或相近深度处的组织的血氧参数。
支撑部件3可以是本领域技术人员已知的任何可以对激光发射部件1和组织血氧检测探头实施支撑以及距离调节的部件，例如滑轨、橡胶带、尼龙搭扣带等。其中，组织血氧检测探头可以嵌入到橡胶带内，或粘贴在尼龙搭扣带上，激光发射部件1也可以嵌入到橡胶带内，或粘贴在尼龙搭扣带上，并在橡胶带或尼龙扣带上预留通光孔。可以将橡胶带或尼龙搭扣带固定于对象。激光发射部件1可以与组织血氧检测探头固定在相同的支撑部件上，也可以分开固定在各自的支撑部件上，并通过调节各自的支撑部件之间的距离，来调节激光发射部件与组织血氧检测探头之间的距离。
示例2
图4示出根据本发明一实施例的另一示例的基于组织血氧检测的激光照射系统照射于对象的示意图。本示例中，如图4所示，该系统在图2所示的系统的基础上，还可以包括检测光源4。本示例中，激光发射部件1和支撑部件3可以采用与示例1中相同或相似的元件，这里不对它们进行重述。
检测光源4
激光发射部件1、检测光源4和组织血氧检测探头可以共同安装在支撑部件3上，检测光源4发射检测光至对象，且检测光可以到达对象的第一组织深度位置附近，例如图4中所示的M’区域。检测光照射对象的第一组织深度位置附近后，会产生第二返回光，组织血氧检测探头能够接收第二返回光。具体地，检测光照射对象的第一组织深度位置附近后，可与此处的生物组织相互作用(例如发生散射)，形成第二返回光经由对象表面射出，通过调节组织血氧检测探头的位置，可以使组织血氧检测探头能够接收到第二返回光，从而实现第一组织深度位置处的血氧检测。
如图4所示，其中LD’为检测光从检测光源4到达第一组织深度位置(如M’区域)这一过程的传输路径；LP’为激光发射部件1发射的第一激光从激光输出头11到达第一组织深度位置(如M’区域)这一过程的传输路径；LS’为检测光和第一激光经由第一组织深度位置发生散射到达组织血氧检测探头的传输路径。
在一种可能的实现方式中，检测光源4可以为红外激光二极管或红外发光二极管LED，其中红外激光二极管的准直性较好，可以减少因检测光直接到达组织血氧检测探头而产生的光噪声。由于组织对红外光吸收较小，因此检测光的波长可以选择650nm-940nm，可为650nm-940nm内的某一个或某几个波长，也可为650nm-940nm内某一区域的波长。检测光的波长可以根据待检测的第一组织深度进行选择。例如第一组织深度为4cm-5cm，则检测光的波长可以选择800nm附近；又例如第一组织深度为2cm，则检测光的波长可以选择650nm-940nm内的任意一个、几个或任意区域的波长均可。
此外，相对于激光发射部件1，检测光源4的功率可以较小，只要确保组织血氧检测探头可以检测到由检测光源4照射对象而产生的第二返回光即可。
例如，图5示出根据本发明一实施例的一示例的由组织血氧检测部件2与检测光源4组成的检测系统的结构框图，如图5所示，该示例的组织血氧检测部件包括探测器模块、模拟数字转换模块(ADC)、数字模拟转换模块(DAC)、单片机、LED驱动模块、LED、以及电源模块。LED驱动模块在单片机的控制下驱动LED发射检测光，探测器模块接收检测光经过组织后的第二返回光并对其进行放大及滤波，放大及滤波后的第一返回光信号依次经过模拟数字转换模块和单片机处理后，得到组织血氧参数。
其中，LED包括LED1、LED2和LED3，其各自对应的波长分别为780nm、850nm和810nm，LED驱动模块对以上三个LED进行驱动，以发射检测光。探测器模块包括硅光电探测器(SiPM)、放大器以及滤波器。电源模块为低噪音线性稳压电源，为SiPM供电，保证弱信号的探测。DAC可将单片机提供的电源控制信号转换为模拟控制信号对SiPM电源进行控制。单片机包括通信协议模块、数据处理模块、时序控制模块、直接内存访问(DMA)模块和定时器(Timer)模块。单片机的作用是对LED驱动进行控制，并对第二返回光信号进行处理，从而获得组织血氧参数。
本领域技术人员应理解，组织血氧检测部件2和检测光源4可根据需要选择其他适当结构，而不限于以上示例给出的结构。
滤光器
在一种可能的实现方式中，组织血氧检测部件2还可以包括滤光器，在第一激光照射对象的第一组织深度位置，且检测光照射对象的第一组织深度位置附近的过程中，会同时产生第一返回光和第二返回光，利用滤光器与组织血氧检测探头配合，可以滤除第一激光照射对象而产生的第一返回光，从而使组织血氧检测探头只接收检测光照射对象而产生的第二返回光。通常情况下，第一激光的波长与检测光的波长不同。
此外，如果检测光源4为红外发光二极管LED，由于LED是自发辐射，LED发射的一部分光可能未经过对象的组织而直接到达组织血氧检测探头，这部分光可能会对组织血氧检测探头接收第二反射光造成干扰，滤光器还可以滤除这部分光。
滤光器可以采用本领域技术人员已知的器件来实现，例如空间滤波器，或滤光片等。
滤光器可以安装在组织血氧检测探头前方，也可以与组织血氧检测探头整合在一起。在一种可能的实现方式中，在支撑部件3上，检测光源4与组织血氧检测探头可安装在激光发射部件1的两侧，检测光源4与组织血氧检测探头可以相对于激光发射部件1移动，检测光源4与组织血氧检测探头之间的距离可以调节，调节范围可以是0.1cm-10cm。激光发射部件1发射的激光的参数可以根据待检测第一组织深度位置来确定，通过改变检测光源4与组织血氧检测探头之间的距离可以检测并获得第一组织深度位置或其附近不同位置的组织血氧参数。
在一个应用场景下，激光发射部件和组织血氧检测探头(或者还包括检测光源)可安装于支撑部件上，并可移动至对象表面以进行照射和检测，激光产生部件以及组织血氧检测部件主体(或者还包括激光调节部件)可与上述元件连接，或整合在一起。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于组织血氧检测的激光照射系统，其特征在于，所述系统包括：
激光发射部件，发射第一激光至对象，所述第一激光到达所述对象的第一组织深度位置；
组织血氧检测部件，检测所述对象的所述第一组织深度位置附近的组织血氧参数；以及
支撑部件，所述组织血氧检测部件的至少一部分和所述激光发射部件安装在所述支撑部件上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述组织血氧检测部件包括组织血氧检测探头；
所述组织血氧检测探头安装在所述支撑部件上，并接收从所述对象返回的第一返回光，以便根据所述第一返回光的参数获得所述组织血氧参数，其中所述第一返回光是所述第一激光照射所述对象而产生的。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述激光发射部件与所述组织血氧检测探头之间的距离能够调节。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
检测光源，所述检测光源安装在所述支撑部件上，并发射检测光至所述对象，所述检测光到达所述对象的所述第一组织深度位置附近；
所述组织血氧检测部件包括组织血氧检测探头；
所述组织血氧检测探头安装在所述支撑部件上，并接收从所述对象返回的第二返回光，以便根据所述第二返回光的参数获得所述组织血氧参数，其中所述第二返回光是所述检测光照射所述对象而产生的。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中，
所述组织血氧检测部件还包括滤光器，所述滤光器与所述组织血氧检测探头配合，以滤除所述第一激光照射所述对象而产生的第一返回光。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述检测光源为红外激光二极管或红外发光二极管LED。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
在所述支撑部件上，所述检测光源与所述组织血氧检测探头安装在所述激光发射部件两侧，且所述检测光源与所述组织血氧检测探头之间的距离能够调节。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第一激光为红外激光。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第一组织深度为0.1cm-5cm。
10.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其特征在于，所述激光发射部件包括光纤，所述第一激光由光纤导引到达所述对象的第一组织深度位置。
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