CN108355252A - 一种鲜红斑痣光动力精准治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鲜红斑痣光动力精准治疗系统，包括三维位置调节装置，三维位置调节装置上沿水平同轴光路设置成像CCD、45°510nm反射镜和成像透镜组，成像透镜组设置焦距调节装置，三维位置调节装置右侧设置红外测温探头；45°510nm反射镜前侧设置510nm LED阵列，后侧设置光功率检测探头和光功率检测透镜，光功率检测透镜设置于光功率检测探头和45°510nm反射镜之间。本发明确定皮肤表面鲜红斑痣形状、颜色分布，准确输出光斑大小与光斑形状，并可调节光斑不同部位的光输出功率，达到精准治疗，可实时检测光功率密度，可实时监测病灶表面温度，保证治疗的安全性；具备数据上传功能，可将系统参数实时上传至云服务器。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备领域，更具体的说，是涉及一种鲜红斑痣光动力精准治疗系统。
背景技术
鲜红斑痣，又称葡萄酒样痣或毛细血管扩张痣，是一种真皮乳头层先天性毛细血管扩张畸形。
在光动力疗法治疗鲜红斑痣时，光敏剂(富美达)经静脉注射后会在血液中形成浓度高峰，并被血管内皮细胞迅速吸收，而表皮层细胞吸收尚很少，因此光敏剂的分布在血管内皮细胞与表皮层细胞间形成明显的浓度差。此时给予穿透表浅、可被血管内皮细胞选择性吸收的特定波长的激光照射，使光敏剂产生单态氧等光毒物质，使富含光敏剂的患部扩张畸形的毛细血管网被选择性破坏，而覆盖于扩张畸形毛细血管网上的正常表皮层因不含或少含光敏剂而不受或少受损伤。
因此，鲜红斑痣的精准治疗取决于激光照射的光斑与鲜红斑痣的形状是否匹配，光斑与鲜红斑痣的形状匹配越好，周围组织的正常血管与正常细胞所受伤害越小。
申请号为CN201710219703.7的专利公开了一种具有可视化和显示光斑边界功能的光动力治疗系统，旨在解决现有技术中由于光动力治疗激光光源输出功率较高，致使显示屏呈亮白一片，导致医生在整个治疗过程中无法直观看见组织图像以及治疗激光的治疗位置，无法判断病灶反应的技术问题。但是该技术旨在提供一种光动力治疗中的视觉影像技术，其治疗光斑形状不能根据病灶形状进行调整，系统也不能对光源的功率进行实施监测与调整。
申请号为CN201611091198.4公开了一种智能光动力治疗系统，包括总控制系统、图像处理装置、声波频率探测装置、内部细胞探测装置、病灶部位图像采集装置、数据采集系统、数据分析装置、图像处理装置、治疗控制系统、光动力治疗方式选取系统、光动力治疗模块、智能机器人控制系统。该系统可根据病情自动选择治疗方案，并有智能机器人辅助医生治疗。但是该技术仅仅提出一种大略上的智能光动力治疗技术路线，并未涉及病灶图像的具体识别方式、光动力智能治疗方式、智能机器人的辅助质量方式。
申请号为CN201710219692.2公开了一种具有组织图像和光斑边界可视功能的光动力治疗系统。其中，电子内镜中的电子ccd或cmos光学系统在接收照明光的同时，阻挡反射或散射回来的治疗激光，从而可实现组织图像可视；治疗激光和指示光通过耦合器耦合并由输出光纤经由电子内镜共同输出至人体病变组织，由于指示光和激光的发光区相同，可通过反射或散射的指示光斑实时显示治疗光斑边界。该技术仅仅提供了一种用于基于内镜的光动力治疗实时成像装置，其治疗光斑形状不能根据病灶形状进行调整，此外系统需要具有经验的医生操作，不能实现精准、智能光动力治疗。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种精准、智能的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，利用图像识别方式准确确定皮肤表面鲜红斑痣形状、颜色分布；通过智能化光源准确输出光斑大小与光斑形状，并可调节光斑不同部位的光输出功率，达到精准治疗；通过实时图像采集，监控光斑位置并进行微细调节；通过实时图像分析，监控光动力治疗效果；可实时检测光功率密度，可实时监测病灶表面温度，保证治疗的安全性；具备数据上传功能，可将系统参数实时上传至云服务器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种鲜红斑痣光动力精准治疗系统，包括三维位置调节装置，所述三维位置调节装置上沿水平同轴光路由左至右依次设置有成像CCD、45°510nm反射镜和成像透镜组，所述成像透镜组设置有焦距调节装置，所述三维位置调节装置右侧设置有红外测温探头；所述45°510nm反射镜的前侧设置有510nm LED阵列，后侧设置有光功率检测探头和光功率检测透镜，且所述光功率检测透镜设置于光功率检测探头和45°510nm反射镜之间。
所述光功率检测探头、光功率检测透镜、45°510nm反射镜和510nm LED阵列沿同轴光路设置，其中45°510nm反射镜所在的两条光路相互垂直。
所述成像CCD用于采集患者鲜红斑痣区域图像，并将图像发送至计算机进行分析，确定病灶形状、尺寸、轮廓，自动生成具有符合病灶特征的治疗照射光输出方案。
所述510nm LED阵列具有n2个LED单元，每个单元均可单独开关并实现输出亮度的调节(n为每列LED单元数)；计算机控制510nm LED阵列的LED驱动电路，根据治疗照射光输出方案输出符合病灶形状和病灶程度的照射光，通过成像透镜组和焦距调节装置的调节，照射光在鲜红斑痣患者病患处生成一个与鲜红斑痣病灶区域形状、轮廓、大小完全一致的光斑。
所述光功率检测探头和光功率检测透镜构成功率密度检测模块，用于实时监测照射光的功率密度，510nm LED阵列发出的照射光，会有5％穿过45°510nm反射镜，通过光功率检测透镜照射在光功率检测探头，从而获取输出照射光功率密度信息；光功率检测探头与计算机相连，计算机通过控制LED驱动电路实现照射光输出的控制，从而实现整个系统的照射光功率密度闭环控制。
所述红外测温探头用于接收病灶表面发出的近红外、中红外光，实现病灶表面温度的实时监测。
所述三维位置调节装置用于调节整个系统的位置，由计算机提供控制指令，治疗期间，成像CCD实时捕捉光斑位置，并将图像信号输出至计算机，计算机则控制三维位置调节装置对光斑位置进行调节，使光斑与病患鲜红斑痣病灶区域始终重合。
与现有技术相比，与现有的技术相比较，本发明的技术方案的优点在于精准、安全、个性化的鲜红斑痣光动力治疗。
(1)精准。本发明中计算机控制LED驱动电路，按照治疗照射光输出方案对510nmLED阵列上各点LED进行开关与输出功率调节，从而可提供与病灶轮廓、形状、大小非常近似的治疗光斑，使正常组织免于被照射，最大程度上减少了光动力治疗过程对正常组织的损伤，治疗光斑可实时调节。
(2)安全。本发明中光功率检测探头和红外测温探头可提供实时、动态的光斑光功率密度监测与病灶表面温度监测，保证治疗的安全性；系统提供实时的光斑位置监测系统，通过三维位置调节装置细微调节光斑位置，使治疗光斑始终保持与光斑边缘重合。
(3)个性化。本发明中成像CCD捕捉患者鲜红斑痣病患处图像，进行图像采集并将图像传输至计算机，计算机可分析病灶部位鲜红斑痣图像，确定病灶各部位的病情状况，准确调整相应位置的光斑光功率输出，尽可能的杀伤病灶严重组织，保护病灶轻或正常组织。
(4)智能化。采用本发明工作时不需要人工参与，图像检测、光斑生成、位置跟踪、输出功率监测均自动完成。数据上传模块会将患者基本信息、系统工作参数、光输出参数、治疗前后图像分析结果自动上传至云服务器，用于病例记录、分析、疗效评价。
附图说明
图1是本发明鲜红斑痣光动力精准治疗系统的结构示意图；
图2是本发明鲜红斑痣光动力精准治疗系统的流程图。
附图标记:1：成像CCD；2：光功率检测探头；3：光功率检测透镜；4：45°510nm反射镜；5：510nm LED阵列；6：成像透镜组；7：焦距调节装置；8：红外测温探头；9：三维位置调节装置；10：鲜红斑痣病灶区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示，本发明的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，包括三维位置调节装置9，所述三维位置调节装置9上沿水平同轴光路由左至右依次设置有成像CCD1、45°510nm反射镜4和成像透镜组6，所述成像透镜组6设置有焦距调节装置7，所述三维位置调节装置9右侧设置有红外测温探头8。所述45°510nm反射镜4的前侧设置有510nm LED阵列5，后侧设置有光功率检测探头2和光功率检测透镜3，且所述光功率检测透镜3设置于光功率检测探头2和45°510nm反射镜4之间。所述光功率检测探头2、光功率检测透镜3、45°510nm反射镜4和510nm LED阵列5沿同轴光路设置，其中45°510nm反射镜4所在的两条光路相互垂直。
所述成像CCD1作为本发明的图像捕捉模块，负责采集患者鲜红斑痣区域图像，并将图像发送至计算机进行分析，确定病灶形状、尺寸、轮廓，自动生成具有符合病灶特征的治疗照射光输出方案。
所述510nm LED阵列5、45°510nm反射镜4(反射率R＝95％)、成像透镜组6、焦距调节装置7构成本发明的精准照射模块。所述510nm LED阵列5具有n2个LED单元，每个单元均可单独开关并实现输出亮度的调节(n为每列LED单元数)。计算机控制510nm LED阵列的LED驱动电路，根据治疗照射光输出方案输出符合病灶形状和病灶程度的个性化光动力照射光。通过成像透镜组6和焦距调节装置7的调节，照射光在鲜红斑痣患者病患处生成一个与鲜红斑痣病灶区域10形状、轮廓、大小完全一致的光斑。
所述光功率检测探头2和光功率检测透镜3构成本发明的功率密度检测模块，用于实时监测照射光的功率密度，保证了治疗的安全性。
所述红外测温探头8作为本发明的病灶温度监测模块，可设置若干个，用于接收病灶表面发出的近红外、中红外光，实现病灶表面温度的实时监测，保证治疗过程的安全性。
所述三维位置调节装置9(x-y-z)作为本发明的位置调整模块，对光斑位置进行调节，保证光斑边缘与病灶边缘的高度吻合。
本发明的工作原理：
(1)鲜红斑痣患者经静脉注射光敏剂(海姆泊芬)。
(2)启动成像CCD1捕捉患者鲜红斑痣病患处图像，进行图像采集并将图像传输至计算机，计算机完成图像分析计算，计算鲜红斑痣病灶区域10的形状、轮廓、尺寸、光功率分布，生成治疗照射光输出方案。
(3)计算机控制LED驱动电路，按照治疗照射光输出方案对510nm LED阵列5上各点LED进行开关与输出功率调节，从而生成一个具有鲜红斑痣病灶区域10几何信息的光动力光源，通过成像透镜组6和焦距调节装置7，该光动力光源在患者鲜红斑痣病灶区域10处生成一个与鲜红斑痣病灶区域10形状、轮廓、大小完全一致的光斑，实现个性化治疗。
(4)治疗期间，成像CCD1实时捕捉光斑位置，并将图像信号输出至计算机，计算机则控制三维位置调节装置9对光斑位置进行调节，使光斑与病患鲜红斑痣病灶区域10始终重合。三维位置调节装置9用于调节整个系统的位置，由计算机提供控制指令。
(5)510nm LED阵列5发出的照射光，会有5％穿过45°510nm反射镜4，通过光功率检测透镜3，并照射在光功率检测探头2，从而获取输出照射光功率密度信息。光功率检测探头2与计算机相连，计算机可通过控制LED驱动电路实现照射光输出的控制，从而实现整个系统的照射光斑功率密度闭环控制。
(6)治疗过程中，若干红外测温探头8实时检测病灶表面发出的近红外、中红外光，并在检测中对红外光路进行校正，从而实现病灶表面的实时温度监测，保证治疗过程的安全性。
(7)完成光动力治疗后，系统成像CCD1捕捉治疗后病患处图像，与治疗前图像进行比对，用于后续治疗方案调整。
(8)数据上传模块实时采集患者基本信息、系统工作参数、光输出参数、治疗前后图像分析结果，实时将数据自动上传至云服务器，用于病例记录、分析、疗效评价。计算机负责图像采集分析、激光输出控制、光斑位置调整、数据处理等功能。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种鲜红斑痣光动力精准治疗系统，包括三维位置调节装置(9)，其特征在于，所述三维位置调节装置(9)上沿水平同轴光路由左至右依次设置有成像CCD(1)、45°510nm反射镜(4)和成像透镜组(6)，所述成像透镜组(6)设置有焦距调节装置(7)，所述三维位置调节装置(9)右侧设置有红外测温探头(8)；所述45°510nm反射镜(4)的前侧设置有510nm LED阵列(5)，后侧设置有光功率检测探头(2)和光功率检测透镜(3)，且所述光功率检测透镜(3)设置于光功率检测探头(2)和45°510nm反射镜(4)之间。
2.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述光功率检测探头(2)、光功率检测透镜(3)、45°510nm反射镜(4)和510nm LED阵列(5)沿同轴光路设置，其中45°510nm反射镜(4)所在的两条光路相互垂直。
3.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述成像CCD(1)用于采集患者鲜红斑痣区域图像，并将图像发送至计算机进行分析，确定病灶形状、尺寸、轮廓，自动生成具有符合病灶特征的治疗照射光输出方案。
4.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述510nm LED阵列(5)具有n2个LED单元，每个单元均可单独开关并实现输出亮度的调节(n为每列LED单元数)；计算机控制510nm LED阵列(5)的LED驱动电路，根据治疗照射光输出方案输出符合病灶形状和病灶程度的照射光，通过成像透镜组(6)和焦距调节装置(7)的调节，照射光在鲜红斑痣患者病患处生成一个与鲜红斑痣病灶区域(10)形状、轮廓、大小完全一致的光斑。
5.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述光功率检测探头(2)和光功率检测透镜(3)构成功率密度检测模块，用于实时监测照射光的功率密度，510nm LED阵列(5)发出的照射光，会有5％穿过45°510nm反射镜(4)，通过光功率检测透镜(3)照射在光功率检测探头(2)，从而获取输出照射光功率密度信息；光功率检测探头(2)与计算机相连，计算机通过控制LED驱动电路实现照射光输出的控制，从而实现整个系统的照射光功率密度闭环控制。
6.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述红外测温探头(8)用于接收病灶表面发出的近红外、中红外光，实现病灶表面温度的实时监测。
7.根据权利要求1所述的鲜红斑痣光动力精准治疗系统，其特征在于，所述三维位置调节装置(9)用于调节整个系统的位置，由计算机提供控制指令，治疗期间，成像CCD(1)实时捕捉光斑位置，并将图像信号输出至计算机，计算机则控制三维位置调节装置(9)对光斑位置进行调节，使光斑与病患鲜红斑痣病灶区域(10)始终重合。
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