CN108211130A - 一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其技术特点是：包括头盔、万向升降架和机壳，在头盔内部安装有光源，在机壳内部安装有电控装置，在机壳表面安装有显示屏，所述头盔通过万向升降架与机壳安装在一起；所述电控装置包括控制模块及与控制模块相连接的显示模块、驱动模块、数据存储模块和上位机模块，所述控制模块接收上位机模块的指令并通过驱动模块驱动光源的亮灭。本发明将特定波长的光照射到血管或者神经细胞上，能够加速细胞的生化反应，进而修复受损的细胞组织，疏导血管，可以有效地治疗脑卒中、创伤后脑功能异常症、少儿多动症、癫痫、抑郁症、阅读障碍、记忆缺失、更年期综合症、老年痴呆等脑血管神经疾病。

Description

一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，尤其是一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器。

背景技术

随着世界老龄化进程的加快，患有脑血管神经疾病的人数在逐年攀升，例如，脑卒中、创伤后脑功能异常症、少儿多动症、癫痫、抑郁症、阅读障碍、记忆缺失、更年期综合症、老年痴呆等。以脑卒中为例，中国有3000万的脑卒中患者，每年全国在脑卒中的花费大约在400亿人民币，并且脑卒中的发病率还以每年9％的速度在增长。脑血管神经疾病对人类健康的危害越来越大，它不但病人的寿命和生活品质/状况，而且会对家庭、社会造成沉重的经济负担，因此，人们对脑血管神经疾病的预防和治疗的需求也是越来越大。

治疗脑血管神经疾病的方法主要是通过手术和药物治疗，同时还有养生治疗、食疗、中医治疗等辅助性的治疗方法。药物治疗的效果不明显，而且会产生副作用、毒性反应、变态反应、继发性反应、后遗症效应和致畸作用，加重人体代谢器官的负担，其对人体的伤害是不可估量的。手术治疗属于有创治疗，大脑是整个人体的控制器官，开颅治疗的风险极大，其后遗症可能会造成病人肢体麻木、运动不便、语言不利、甚至脑瘫，对病人造成的伤害极大。养生治疗和食疗是一种辅助的治疗手段，疗效不明显而且需要长时间的坚持。中医治疗是一种新兴的治疗手段，有成功治愈脑血管神经疾病的实例，但是中医治疗效果不稳定，而且受人为影响的几率大，现在还处于一种研究阶段。

近年来，研究人员找到了几种治疗脑血管神经疾病的新兴疗法，例如磁共振治疗、红外线治疗。磁共振治疗因其条件有限未能在大部分人群中普及开来，该方法存在电离辐射，而且身体内有金属的患者不能使用；红外线治疗是基于红外线的热作用，只能缓解病症，不是根本性的治疗方法，无法达到治疗的预期。

目前，在相关脑血管神经疾病治疗技术的专利文献中，有使用电磁波对脑部疾病区域进行治疗的技术方案，其采用了532nm、980nm、1470nm、2000nm以及2100nm波长电磁波辐射来实现治疗，主要是基于电磁波的热作用，难以达到有效的治疗效果；还有通过产生脉冲电磁场对脑部进行治疗，其对人体治疗存在条件限制，还附带有辐射伤害，并且技术要求高，治疗设备昂贵。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其通过特定波长的光对病灶区域进行光刺激治疗，达到改善发病程度乃至治疗脑血管疾病的目的。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，包括头盔、万向升降架和机壳，在头盔内部安装有光源，在机壳内部安装有电控装置，在机壳表面安装有显示屏，所述头盔通过万向升降架与机壳安装在一起；所述电控装置包括控制模块及与控制模块相连接的显示模块、驱动模块、数据存储模块和上位机模块，所述控制模块接收上位机模块的指令并通过驱动模块驱动光源的亮灭。

进一步，所述头盔为由外层、内层及中空层构成，在头盔内侧设有光源固定机构，所述光源通过自适应模块与光源固定机构连接在一起，在头盔中空层设置光源导线并将光源与机壳内的电控装置相连接，所述光源、光源固定机构和自适应模块为一个或多个。

进一步，所述头盔由ABS、PP或PA材料制成，该头盔在形状上覆盖整个前额和下齐眉骨并包绕太阳穴、头顶、后脑勺、下齐颈部上缘。

进一步，所述光源固定机构为孔洞、突起或卡槽。

进一步，所述自适应模块采用正负气压控制的自适应模块、弹簧控制的自适应模块、带有补偿功能的万向传动轴或带有风琴纹的硅胶真空吸盘。

进一步，所述光源范围在600nm～1000nm之间，光源采用LED光源、激光光源或光纤光源，光源的光束采用均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束，光源的亮灭频率在0～100MHz之间，光源亮度的控制方法为电压控制法或电流控制法。

进一步，所述光源的优选波段为780nm～850nm。

进一步，所述机壳为移动台车。

进一步，所述机壳内还安装有散热模块，该散热模块与设置在头盔内的散热管道相连接。

进一步，所述电控模块还连接一声音模块用于发出不同运行状态的提示声音。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明是将特定波长的光照射到血管或者神经细胞上，由于光照射到人体组织上，会促进细胞中的线粒体产生大量的ATP并增加酶的活性，加速细胞的生化反应，进而修复受损的细胞组织，并且光照使被照射区域的血液动力学增强，促进病灶区域的修复，疏导血管，可以有效地治疗脑卒中、创伤后脑功能异常症、少儿多动症、癫痫、抑郁症、阅读障碍、记忆缺失、更年期综合症、老年痴呆等脑血管神经疾病。

2、本发明为无创治疗设备，相比于传统的治疗脑血管疾病的方法，该方法能够有效的降低病人的痛苦，避免病人遭受不必要的风险。

3、本发明采用对人体无害的近红外光作为治疗光源，该波长的光源不会对人体产生有害辐射，同时该波段波长的光有更深的穿透深度，可以达到更好的治疗效果

4、本发明可以选择使用多种光源，当选择LED光源时，仪器的治疗成本会大大降低，便于病人在家中进行治疗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2a为本发明的头盔结构立体图；

图2b为本发明的头盔结构剖视图；

图3a为本发明的正负气压控制的自适应模块的结构示意图；

图3b为本发明的硅胶真空吸盘的结构示意图；

图4为本发明的电控装置原理图；

图5a为本发明的光源类型(均匀光束)示意图；

图5b为本发明的光源类型(高斯光束)示意图；

图6为本发明使用贝塞尔调制的高斯光束原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，如图1所示，包括头盔1、万向升降架2和机壳3，在头盔内部安装有光源，在机壳内部安装有电控装置，在机壳上表面安装有显示屏4，所述头盔通过万向升降架与机壳安装在一起。在本实施例中，机壳采用的是移动台车，为了保证仪器的正常工作，在移动台车内还安装有散热模块用于将电控装置工作时产生的热量排除。万向升降架作为移动台车和头盔之间的连接部件，可以采用市面上常用的显示器支架或对显示器支架进行改装而成。

如图2所示，所述头盔由ABS、PP或PA等材料并通过3D打印、注塑、吹塑等方法制作而成，该头盔在形状上覆盖整个前额和下齐眉骨并包绕太阳穴、头顶、后脑勺、下齐颈部上缘。该头盔由外层5和内层6构成的中空结构，在头盔内侧设有光源固定机构7，光源固定机构可以是孔洞、突起或卡槽，光源与光源固定机构安装在一起，光源的数量及位置根据需要进行设置。在头盔内的中空层设置光源导线与机壳内的电控装置相连接，在头盔内的中空层8设置有散热管道并与机壳内的散热模块相连接。

为了达到最好的治疗效果，在进行光刺激治疗的时候需要光源边缘紧贴患者的头皮。由于患者头部大小有差异，因此，一个光源或多个光源分别通过一个或多个自适应模块安装在头盔内层，自适应模块可以伸缩并可小范围进行360度旋转，从而满足不同患者的需要。自适应模块可以采用如下几种方式之一：

自适应模块可以采用正负气压控制的自适应模块，如图3a所示，该自适应模块包括圆筒体12、活塞10、固定柱11，所述活塞安装在圆筒体内部，固定柱上端可转动安装在活塞底部中央，固定柱的下端伸出圆筒底部并安装光源，在圆筒体的上端表面中央设有进气孔9，气泵通过进气孔向活塞所在的空腔里加压，压力以可以稍微推动活塞的运动为宜，一般在1.01～1.3个大气压之间，需要伸长的时就向活塞所在的空腔里加压，需要收回的时候就加负压，自适应模块可以根据患者头部的大小自动调节伸缩长度和光源固定出的角度。圆筒体的形状便于安装到头盔内部的孔洞中。

自适应模块也可以采用弹簧控制方式，其与正负气压控制方式的区别是在活塞空腔中放入弹簧来控制自适应模块的伸缩。

自适应模块还可以采用带有风琴纹的硅胶真空吸盘，如图3b所示，在硅胶真空吸盘顶端设有圆柱头13，硅胶真空吸盘的底端安装光源14，将圆柱头安装在头盔内部的孔洞中，使得吸盘受到外力时可以伸缩，同时可以保证光源可以小范围的360度转动。

自适应模块还可以采用带有补偿功能的万向传动轴，在自然条件下，万向传动轴是处于竖直状态的，有力推动它时，会有角度的偏转，带有补偿功能的万向传动轴的偏转角度可以达到90度。

如图4所示，安装在机壳内的电控装置包括控制模块及与控制模块相连接的显示模块、驱动模块、声音模块、数据存储模块和上位机模块，所述控制模块通过驱动模块与头盔内的光源相连接，控制模块接收上位机模块的指令经由驱动模块驱动光源的亮灭；数据存储模块可以实时地记录仪器的运行状态；声音模块可以根据仪器的运行状态发出不同的提示声音；显示模块与机壳上的显示屏相连接，并实时显示治疗进程和状态；电源模块为整个仪器提供了充足的电力。下面对电控模块的各个部分分别进行说明。

控制模块：采用MSP430芯片，用于向驱动模块提供控制光源的信号，接收上位机模块的控制指令，并将仪器的运行情况和状态实时传送给显示模块显示给用户，同时把相关数据及分析结果存入存储模块以待查看,声音模块会提示用户仪器的使用方法以及仪器的运行状态。

光源驱动模块：根据光源的具体驱动需求选择不同的驱动芯片，例如LT3597或TLC5911，用于驱动光源，能使多光源按照要求逐次点亮和熄灭，并且能够控制光源的亮度。

数据存储模块：将仪器实时的运行数据存储到存储器中，存储器分为两部分，分为主机存储器和扩展存储器，扩展存储器可以是u盘、SD卡等存储介质。

显示模块：将仪器的运行情况以及通过上位机模块设置的仪器参数实时地显示出来，并会提示治疗过程中的注意事项以及治疗剩余的时间。

声音模块：可用蜂鸣器或有源喇叭与所述控制器相连，提示用户仪器的使用方法以及提示用户治疗的剩余时间。

电源模块：本仪器可能会需要各种不同的电压，电源模块要能满足驱动模块、控制模块的电压电流需求，本发明采用了成熟的电源解决方案。

本发明利用近红外光对人体的特殊效果对病灶进行治疗。头盔内的光源范围在600nm～1000nm之间，优选波段在780nm～850nm，光源可以采用LED光源、激光光源和光纤光源，LED光源适用于组成光源矩阵进行全脑或大面积的治疗，激光光源适合小面积的照射治疗，光纤光源适合于极小组织甚至于单个神经元的治疗。光束的类型有均匀光束、高斯光束、贝塞尔调制的高斯光束等，如图5a、图5b及图6所示。光源的亮灭频率在0～100MHz之间，光源亮度的控制方法有电压控制法和电流控制法，优先选择电流控制法。

在利用LED光源组成光源矩阵的时候，各个独立的光源的亮灭频率、亮度、治疗时间是可以被独立控制的，同时光束的类型也可以进行独立的控制，可以选择独立光源的光束是均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束，也可以选择组成的光源矩阵是均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束。

利用激光光源或光纤光源对较小组织或单个神经元进行光刺激的时候，为了达到更好的光刺激效果，也可以在头部上开一个很小的孔洞，可以钻通头骨也可以不钻通头骨，一般不钻通头骨，大小应以刚好能放下光源为宜。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：包括头盔、万向升降架和机壳，在头盔内部安装有光源，在机壳内部安装有电控装置，在机壳表面安装有显示屏，所述头盔通过万向升降架与机壳安装在一起；所述电控装置包括控制模块及与控制模块相连接的显示模块、驱动模块、数据存储模块和上位机模块，所述控制模块接收上位机模块的指令并通过驱动模块驱动光源的亮灭。

2.根据权利要求1所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述头盔为由外层、内层及中空层构成，在头盔内侧设有光源固定机构，所述光源通过自适应模块与光源固定机构连接在一起，在头盔中空层设置光源导线并将光源与机壳内的电控装置相连接，所述光源、光源固定机构和自适应模块为一个或多个。

3.根据权利要求2所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述头盔由ABS、PP或PA材料制成，该头盔在形状上覆盖整个前额和下齐眉骨并包绕太阳穴、头顶、后脑勺、下齐颈部上缘。

4.根据权利要求2所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述光源固定机构为孔洞、突起或卡槽。

5.根据权利要求2所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述自适应模块采用正负气压控制的自适应模块、弹簧控制的自适应模块、带有补偿功能的万向传动轴或带有风琴纹的硅胶真空吸盘。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述光源范围在600nm～1000nm之间，光源采用LED光源、激光光源或光纤光源，光源的光束采用均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束，光源的亮灭频率在0～100MHz之间，光源亮度的控制方法为电压控制法或电流控制法。

7.根据权利要求6所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述光源的优选波段为780nm～850nm。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述机壳为移动台车。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述机壳内还安装有散热模块，该散热模块与设置在头盔内的散热管道相连接。

10.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于脑血管疾病治疗的无创光学仪器，其特征在于：所述电控模块还连接一声音模块用于发出不同运行状态的提示声音。