CN106580259A - 一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，包括固体激光器、光束扫描机、移动床；其中所述固体激光器：通过操作人员控制按键，确定工作具体参数，传输参数信息至光束扫描机和移动床，并发出红外波段超短脉冲激光；所述光束扫描机包括：控制器并接收固体激光器的参数信息，首先控制器根据参数信息，控制电机A转动反射镜；然后控制器根据反射镜转动角度，控制电机B旋转透镜并定位锁定，使光束始终垂直入射透镜中心，激光位移传感器，实时测量创面三维高度信息传输至控制器，控制器根据接收的三维高度信息控制电机C移动透镜夹持器。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体激光诊断仪，具体涉及一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置。
背景技术
烧伤清创技术主要有手术清创，其特点是快而彻底，但需麻醉，创伤大，质量与医生技术密切相关；自溶清创，无痛无创，但清创周期长；酶解清创，用于复杂伤口，但其制剂昂贵；生物清创，无痛无创，但幼虫不易获得；超声清创，需浸泡于清洗液，使用不方便；水刀清创，有一定的组织选择性，术中出血少，创伤小，但对III度焦痂清除较困难。在所有对清创的定义中均无对精度的要求。另一方面，烧伤临床上目前仍仅凭医生肉眼观察及经验进行创面清创，难以保证烧伤后变性坏死组织清除程度，或多或少均较大程度影响创面治疗效果，虽然目前市面上也存在极少数的激光清创设备，但是均因不能有效控制激光清创时对正常组织的热损伤而不能为医院等客户接受，故而，目前高精度的强激光清创仪的市场占有率几乎为零，所以烧伤外科迫切需要一种高精度高效率的清创设备。近年来，光学技术和激光技术的发展以及在生物医学中的成功应用为实现精确、快速的激光清创提供了理论指导和实践的可能性。
为此，提出一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创一体机技术，利用高分辨多光谱成像仪对皮肤烧伤及清创程度即时诊断结果，控制皮肤不同烧伤程度部位的超短脉冲激光清创参数，实现对烧伤后皮肤等变性坏死组织的精确、快速清除，为最终实现烧伤等创面精确清创、显著提升愈合质量、降低伤残率的目标奠定坚实的基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现在临床医生对于烧伤的创面清创，精度不彻底，目的在于提供一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，解决现在临床医生对于烧伤的创面清创，精度不彻底的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，包括固体激光器、光束扫描机、移动床；其中所述固体激光器：通过操作人员控制按键，确定工作具体参数，传输参数信息至光束扫描机和移动床，并发出红外波段超短脉冲激光；所述光束扫描机包括，控制器并接收固体激光机的参数信息，首先控制器根据参数信息，控制电机A转动反射镜；然后控制器根据反射镜转动角度，控制电机B旋转透镜并定位锁定，使光束始终垂直入射透镜中心，激光位移传感器，实时测量创面三维高度信息传输至控制器，控制器根据接收的三维高度信息控制电机C移动透镜夹持器，移动透镜夹持器夹持透镜移动使得光束焦点处于边界创面，边界创面工作完成后，使用透镜夹持器移开透镜使激光取消聚焦，固体激光机产生的超短脉冲激光通过反射镜反射至内部区域工作；所述移动床：包括控制器床板，床板的上方搭载患者，床板的下方连接电动缸的一端，电动缸的另一端连接底板，底板上连接电机D和两条垂直的导轨，控制器根据接收的三维高度信息控制电动缸移动改变床板高度，同时控制电机D移动两条导轨改变移动床的位置。传统的烧伤治疗都是自溶清创，无痛无创，但清创周期长；酶解清创，用于复杂伤口，但其制剂昂贵；生物清创，无痛无创，但幼虫不易获得；超声清创，需浸泡于清洗液，使用不方便；水刀清创，有一定的组织选择性，术中出血少，创伤小，但对III度焦痂清除较困难。在所有对清创的定义中均无对精度的要求，导致患者烧伤部分出现息肉或者病情进一步恶化，本发明为了解决这个问题，先采用固体激光器激光治疗，医生根据伤情进行判断，选择出应该使用的工作具体参数，发送参数到光束扫描机中的控制器，控制器根据参数信息控制电机A转动，电机A和反射镜连接，反射镜将红外波段超短脉冲激光反射至创伤处，为了进一步的加强治疗效果，本发明在光束扫描机中增加了透镜，电机B和透镜连接并控制转动反向，透镜夹持器可以夹持透镜并和电机C连接，在需要聚光的边界创伤处，控制器根据反射镜转动的方向控制电机B转动，使得光束始终垂直入射在透镜中心，这是起到聚光的作用，进一步控制器根据激光位移传感器实时测量的创面三维高度信息控制电机C在反射镜光束垂直入射在透镜中心的垂直线上移动，根据垂直距离的不同透镜对光束的聚光效果不一样，因为伤口的深度不一致需要激光照射的强度就不一致，这样实时的检测及调整是更加全面的治疗创伤面。同理，控制器根据激光位移传感器实时测量的创面三维高度信息控制电动缸和电机D使得移动床沿x、y、z轴移动，这是使伤者能够跟随光束移动，配合光束扫描机实现创面边缘和内部区域的不同类型激光治疗，这样的效果可以达到最佳。
所述的一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置还包括多光谱成像仪。传输至固体激光器传统的烧伤治疗都是凭临床医生的肉眼识别及经验来进行清创，但是往往由于人眼不够精确导致患者烧伤部分清洗被忽略，本发明为了解决这个问题，增加了多光谱成像仪。
所述固体激光器通过连接轴A和多光谱成像仪连接，同时通过连接轴B和光束扫描机连接。连接轴A和连接轴B均为转动轴，转动沿y方向：±30°，沿x方向：±15°，转动精度：5’，扫描速度：0.1mm/s~1mm/s。
所述多光谱成像仪，用于采集扫描范围内的烧伤深度及面积的数据，先采用高分辨多光谱成像仪，对烧伤深度和面积可以进行精确检测，具有非侵袭性、非接触性、无明显副作用等优点，为精确清创和烧伤深度分级的重新制定提供重要的检测依据和基础，将数据传输给固体激光机，配合光束扫描机中激光位移传感器，效果更加，能够在一开始工作时就得到准确的位置，避免了由于肉眼疏忽，没有清创到位的问题。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，提出了一种与光谱仪联动，精度为百微米级的高效激光清创仪；
2、本发明一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，采用红外波段超短脉冲激光，脉冲能量高、脉宽窄、光束质量好、清创副损伤小、速度快、精度高；
3、本发明一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，可重复使用，不接触人体，亦不对人体产生明显的直接或间接的影响，集烧伤深度和面积精确检测与清创于一体，自动化程度高，可满足医院医疗和平时重症监护室等多种应用场所的需求，包含了广大的用户群。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为光束扫描机结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-固体激光器，2-连接轴B，3-连接轴A，4-多光谱成像仪，5-光束扫描机，6-床板，7-电动缸，8-底板，9-控制器，10-激光位移传感器，11-电机A，12-反射镜，13-透镜，14-透镜夹持器，15-电机C，16-电机B。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
根据图1至图2所示：本发明一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，包括固体激光器1、多光谱成像仪4、光束扫描机5、移动床；其中所述固体激光1：通过接收多光谱成像仪4传输的三维数据，确定工作具体参数，传输参数信息至光束扫描机5和移动床，并发出红外波段超短脉冲激光；所述光束扫描机5包括，控制器9并接收固体激光机1的参数信息，首先控制器9根据参数信息，控制电机A11转动反射镜12；然后控制器9根据反射镜12转动角度，控制电机B16旋转透镜13并定位锁定，使光束始终垂直入射透镜13中心，激光位移传感器10，实时测量创面三维高度信息传输至控制器9，控制器9根据接收的三维高度信息控制电机C15移动透镜夹持器14，移动透镜夹持器14夹持透镜13移动使得光束焦点处于边界创面，边界创面工作完成后，使用透镜夹持器14移开透镜13使激光取消聚焦，固体激光机1产生的超短脉冲激光通过反射镜12反射至内部区域工作；所述移动床：包括控制器9和床板6，床板6的上方搭载患者，床板6的下方连接电动缸7的一端，电动缸7的另一端连接底板8，底板8上连接电机D和两条垂直的导轨，控制器9根据接收的三维高度信息控制电动缸7移动改变床板6高度，同时控制电机D移动两条导轨改变移动床的位置。传统的烧伤治疗都是自溶清创，无痛无创，但清创周期长；酶解清创，用于复杂伤口，但其制剂昂贵；生物清创，无痛无创，但幼虫不易获得；超声清创，需浸泡于清洗液，使用不方便；水刀清创，有一定的组织选择性，术中出血少，创伤小，但对III度焦痂清除较困难。在所有对清创的定义中均无对精度的要求，导致患者烧伤部分出现息肉或者病情进一步恶化，本发明为了解决这个问题，先采用高分辨多光谱成像仪4，对烧伤深度和面积可以进行精确检测，具有非侵袭性、非接触性、无明显副作用等优点，为精确清创和烧伤深度分级的重新制定提供重要的检测依据和基础，将烧伤数据传输给固体激光器1，固体激光器1根据接收的三维立方体数据，选择出应该使用的工作具体参数，发送参数到光束扫描机5中的控制器9，控制器9根据参数信息控制电机A11转动，电机A11和反射镜12连接，反射镜12将红外波段超短脉冲激光反射至创伤处，为了进一步的加强治疗效果，本发明在光束扫描机5中增加了透镜13，电机B16和透镜13连接并控制转动反向，透镜夹持器14可以夹持透镜13并和电机C15连接，在需要聚光的边界创伤处，控制器9根据反射镜12转动的方向控制电机B16转动，使得光束始终垂直入射在透镜13中心，这是起到聚光的作用，然后控制器9根据激光位移传感器10实时测量的创面三维高度信息控制电机C15在反射镜12光束垂直入射在透镜13中心的垂直线上移动，根据垂直距离的不同透镜13对光束的聚光效果不一样，因为伤口的深度不一致需要激光照射的强度就不一致，这样实时的检测及调整是更加全面的治疗创伤面。同理，控制器9根据激光位移传感器10实时测量的创面三维高度信息控制电动缸7和电机D使得移动床沿x、y、z轴移动，这是使伤者能够跟随光束移动，配合光束扫描机5实现创面边缘和内部区域的不同类型激光治疗，这样的效果可以达到最佳。固体激光机1选用固体飞秒激光器作为激光光源，其输出单脉冲能量为0~50mJ可调，输出波长为800nm,脉冲宽度<70fs，光束发散度＜1mrad，重复频率单次到1kHz可调，能量稳定性＜1.5% rms/1min，光束直径＜11mm，光斑模式TEM00，光束质量因子M2＜1.5，激光束从激光机出射后经自由空间输出；多光谱成像仪4为烧伤深度及面积诊断的基于液晶调制器的高分辨多光谱成像仪4，成像光谱波段：400nm ~1700nm，扫描光谱宽度：4nm~20nm，视场角：≥15º，空间分辨率≤7μm ，用于获取烫伤皮肤模型的光谱数据，精确诊断其烫伤面积及深度，多光谱成像仪4获取的光谱烧伤数据传递给固体激光器1，可以根据烧伤深度、面积和其等级确定固体激光器1的工作模式及参数；本实施例中光束扫描机5包括：平面反射镜12，反射波长800nm，反射率R=99.99%，附近设置电机A11；透镜13，表面镀800nm增透膜，焦距160mm，可沿z轴移动±50mm，在透镜13安装位置附近设置电机B16并根据反射镜12转动角度旋转并定位锁定，使得光束始终垂直入射透镜13中心，以便定位后开展激光治疗。同时，透镜13也可沿z方向转动，使其能够对创面边界内区域开展治疗，激光位移传感器10，波长632nm，功率50mW，用于实时测量烧伤皮肤表面三维高度，传输给控制器9，控制电机C15转动，移动透镜夹持器14来带动透镜13，使得光束焦点处于烧伤皮肤界面；先完成创面边界治疗，完成后使用透镜夹持器14快速移开透镜13，使激光取消聚焦，再完成内部区域治疗；本实施例中固体激光器1通过连接轴A3和多光谱成像仪4连接，同时通过连接轴B2和光束扫描机5连接，连接轴A3为转动轴，与多光谱成像仪4相连接，转动沿y方向：±30°，沿x方向：±15°，转动精度：5’，扫描速度：0.1mm/s~1mm/s；连接轴B2为转动轴，与光束扫描器相连接，转动沿y方向：±30°，沿x方向：±15°，转动精度：5’，扫描速度：0.1 mm/s~1 mm/s；本实施例中移动床包括：电机及y方向移动导轨，用于创面标识点定位和激光治疗过程中精确调整病床y方向移动位置，移动精度：0.05mm；快速移动及锁止机构，为手动带位置锁止功能，用于快速移动病床，定位治疗位置的大致区域；电机及x方向移动导轨，用于再创面标识点定位和激光治疗过程中精确调整病床水平x方向移动位置，移动精度：0.05mm；电动缸7，用于创面标识点定位和激光治疗过程中调整病床沿纵向z方向移动位置，移动精度：0.05mm，以及绕y方向的转动，绕y方向：±15°。配合前述光束扫描机5实现创面边缘和内部区域的不同类型激光治疗，这样的效果可以达到最佳。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，其特征在于：包括固体激光器（1）、光束扫描机（5）、移动床；其中，
所述固体激光器（1）：通过操作人员控制按键，确定工作具体参数，传输参数信息至光束扫描机（5）和移动床，并发出红外波段超短脉冲激光；
所述光束扫描机（5）包括：
控制器（9），接收固体激光器（1）的参数信息，首先控制器（9）根据参数信息，控制电机A（11）转动反射镜（12）；然后控制器（9）根据反射镜（12）转动角度，控制电机B（16）旋转透镜（13）并定位锁定，使光束始终垂直入射透镜（13）中心，
激光位移传感器（10），实时测量创面三维高度信息传输至控制器（9），控制器（9）根据接收的三维高度信息控制电机C（15）移动透镜夹持器（14），移动透镜夹持器（14）夹持透镜（13）移动使得光束焦点处于边界创面，边界创面工作完成后，使用透镜夹持器（14）移开透镜（13）使激光取消聚焦，固体激光机（1）产生的超短脉冲激光通过反射镜（12）反射至内部区域工作；
所述移动床：包括控制器（9）和床板（6），床板（6）的上方搭载患者，床板（6）的下方连接电动缸（7）的一端，电动缸（7）的另一端连接底板（8），底板（8）上连接电机D和两条垂直的导轨，控制器（9）根据接收的三维高度信息控制电动缸（7）移动改变床板（6）高度，同时控制电机D移动两条导轨改变移动床的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，其特征在于：还包括多光谱成像仪（4）。
3.根据权利要求2所述的一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，其特征在于：所述固体激光器（1）通过连接轴A（3）和多光谱成像仪（4）连接，同时通过连接轴B（2）和光束扫描机（5）连接。
4.根据权利要求2 所述的一种用于烧伤诊治的高精度固体激光诊断清创装置，其特征在于：所述多光谱成像仪（4），用于采集扫描范围内的烧伤深度及面积的数据，传输至固体激光机（1）。
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