CN109646808A - 一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法，该装置包括：主机，用于确定治疗时间和辐照距离，并按照预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，还用于制备氧气以及湿化氧气；辐照器，用于接收光源控制信号，产生满足光排序辐照模式的辐照光，并在辐照距离下按照治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；补氧机构，用于接收并向被治疗者及其治疗区域补充氧气以及湿化氧气。本发明可实现对被治疗者的治疗区域的均匀辐照，能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域实现个性化的治疗方案，还可以向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气，以提高被照射治疗组织区域的氧浓度，从而提高光动力治疗效果。

Description

一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法

技术领域

本发明涉及光动力治疗领域，具体涉及一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法。

背景技术

近年来，光动力治疗(PDT)在治疗皮肤性疾病、医学美容等适应症中得到广泛的应用。

然而，现有技术中的光动力治疗装置存在一些问题，首先是辐照光源中各个不同波长的LED芯片的光线散射角不同，使得不同波长光在被治疗者治疗区域内的光照功率密度分布曲面形状差异很大、光能利用率低、光照不均匀，从而造成以多个不同波长LED作为光源的光动力多光谱联合治疗的效果不佳；其次，在关联光照参数、光辐照策略上主要局限在光照功率密度、光源波长、治疗时间等，其调节能力有限，不能充分发挥多光谱光动力治疗的优势，不适于实现个性化的治疗方案。

此外，在光动力治疗过程中，氧是参与光动力作用的重要反应物，治疗区域组织中氧的浓度对光动力治疗的效果起着重要作用。临床研究结果表明：光动力反应过程会使被照射治疗组织区域的氧浓度有明显的降低，如果组织不能从循环系统及时补足氧，那么氧浓度持续下降将导致单线态氧产率下降，从而降低光敏剂的杀伤效率。所以，在其他光动力作用条件一定时，治疗区域组织的乏氧是导致光动力治疗效果降低的主要原因。

发明内容

本发明实施例提供一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法，以解决现有技术中的光动力治疗装置中辐照光源的照射效果不佳、不适于实现个性化的治疗方案，且在光动力治疗过程易使治疗区域组织乏氧而使得治疗效果不佳的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种光动力与纯氧复合治疗装置，所述装置包括：

主机，用于根据预设的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，并按照预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号；还用于制备氧气以及经过湿化处理的湿化氧气；

辐照器，其与所述主机连接，用于接收所述光源控制信号，产生满足所述光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在所述辐照距离下按照所述治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；

补氧机构，其与所述主机连接，用于接收所述氧气以及所述湿化氧气，并向被治疗者及其治疗区域补充所述氧气以及所述湿化氧气。

作为本发明第一方面的优选方式，所述辐照器包括辐照器端盖以及设置在所述辐照器端盖下方的辐照光源；

所述辐照光源包括依次平行设置的多光谱照射模组、第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列；所述多光谱照射模组包括线路板以及至少一个能够产生不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的光束的多光谱固态发光器件，各所述多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述线路板上；所述第一光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧朝向所述多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧背向所述多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上的各小透镜与所述第一光学透镜阵列上的各小透镜的中心重合且各边一一对应；所述多光谱照射模组与所述第一光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第一光学透镜阵列与所述第二光学透镜阵列的距离为所述小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

作为本发明第一方面的优选方式，所述多光谱固态发光器件包括封装基板，所述封装基板的承载面上设置有反射杯，所述反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同峰值波长的固态发光元件；所述封装基板两侧设置有至少两对电极，所述电极与所述固态发光元件的正负极相连，所述电极还与所述主机连接；所述反射杯的出光口处还封闭设置有微透镜阵列，所述微透镜阵列与所述封装基板平行，且所述微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型半球形微透镜的一侧背向所述固态发光元件。

作为本发明第一方面的优选方式，所述微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述微透镜的焦距为0.8mm，相邻所述微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。

作为本发明第一方面的优选方式，所述主机包括人机交互单元、决策控制单元、光源驱动单元、制氧单元、气路控制单元和氧气湿化及流量控制单元，所述人机交互单元、所述光源驱动单元、所述制氧单元和所述气路控制单元分别与所述决策控制单元连接，所述氧气湿化及流量控制单元分别与所述制氧单元和所述气路控制单元连接，所述光源驱动单元还与所述辐照器连接，所述气路控制单元还与所述补氧机构连接。

作为本发明第一方面的优选方式，所述补氧机构包括氧气喷射单元、吸氧单元和注氧治疗单元；所述氧气喷射单元用于接收并向被治疗者的治疗区域喷射所述湿化氧气，所述吸氧单元用于接收并使被治疗者吸入所述湿化氧气，所述注氧治疗单元用于接收并向被治疗者的治疗区域注入所述氧气。

作为本发明第一方面的优选方式，所述注氧治疗单元包括至少一个纯氧无针注射手具，所述纯氧无针注射手具包括尾帽、手握体、连接座和至少一个注射头，所述尾帽的一端依次连接所述手握体、所述连接座和所述注射头，所述尾帽的另一端通过气管连接所述主机；所述注射头的前端为端面光滑的喇叭状开口。

第二方面，本发明实施例提供一种光动力与纯氧复合治疗方法，所述方法包括：

主机根据输入的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，且按照输入的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，以使所述辐照器根据所述光源控制信号产生满足所述光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在所述辐照距离下按照所述治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；所述光照参数包括至少一种辐照光的峰值波长以及与被治疗者的治疗区域相匹配的所述辐照光的光照能量密度和光照功率密度；

所述主机制备并输出氧气以及经过湿化处理的湿化氧气，以使补氧机构在所述辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充所述氧气以及所述湿化氧气。

作为本发明第二方面的优选方式，所述光排序辐照模式包括第一光排序辐照模式、第二光排序辐照模式和第三光排序辐照模式；

所述第一光排序辐照模式为一种峰值波长的辐照光对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，直至达到其预设的光照能量密度时停止；

所述第二光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光同时对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射；

所述第三光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光循环交替对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射。

作为本发明第二方面的优选方式，根据所述光照参数确定辐照距离的步骤包括：

建立所述辐照光的距离-光照功率密度关系数据库，所述距离-光照功率密度关系数据库用于指示所述辐照光与目标靶面在不同距离下的光照功率密度平均值；

基于所述距离-光照功率密度关系数据库，采用线性插值方法根据所述光照参数中所述辐照光的光照功率密度确定所述辐照距离。

本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法，通过主机根据针对特定被治疗者预设的光照参数确定该被治疗者的治疗时间和辐照距离，并按照预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，从而使辐照器产生满足光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离保持在辐照距离下，按照确定好的治疗时间向被治疗者的治疗区域进行照射。因此，本发明可实现对被治疗者的治疗区域的均匀辐照，且辐照光在被治疗者的治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，光能利用率高，可以有效增强治疗效果；同时，能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域按照不同辐照距离、不同治疗时间和不同光排序辐照模式等进行照射，实现个性化的治疗方案，可以获得较好的治疗效果。

此外，还通过主机制备出氧气和经过湿化处理的湿化氧气，在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气，以提高被照射治疗组织区域的氧浓度，可进一步提高光动力治疗效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中辐照器的分解结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中辐照器的辐照光源的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中辐照器的辐照光源中的多光谱照射模组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中辐照器的辐照光源中的多光谱照射模组采用的多光谱固态发光器件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中辐照器和现有技术中的辐照器的照射效果对比图；

图7为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中补氧过程的具体实施结构框图；

图8为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置中补氧机构的注氧治疗单元中纯氧无针注射手具的分解结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗方法的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗方法中在第一光排序辐照模式下一种峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图；

图12为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗方法中在第二光排序辐照模式下至少两种不同峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图；

图13为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗方法中在第三光排序辐照模式下至少两种不同峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图。

其中，201、辐照器端盖，202、多光谱照射模组，202-1、线路板，202-2、多光谱固态发光器件，203、第一光学透镜阵列，204、第二光学透镜阵列，205、散热风扇，206、喷射管，207、进气接口，208、通孔；

501、封装基板，502、反射杯，503、固态发光元件，504、电极，505、微透镜阵列；

801、尾帽，802、手握体，803、连接座，804、注射头；

901、主机，902、辐照器，903、自动阻停多关节悬吊臂，9031、上臂部，9032、下臂部，9033、腕部，9034、末端连接部，9035、D型护线罩，904、支撑部，905、液晶显示屏，906、IC卡座，907、配件架，908、万向脚轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

由于不同的被治疗者的治疗区域和病变部位在生物体内的深浅位置不同，同时不同被治疗者使用的光敏剂也有较大区别，这样使得不同被治疗者在接受光动力治疗时，如果不能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域实现个性化的治疗方案，即不同的被治疗者按照不同的辐照距离、不同的治疗时间和不同峰值波长光的光排序辐照模式等进行照射，则难以获得较好的治疗效果。

同时，由于人体不同组织对光子的吸收率和散射率存在差异，使得不同峰值波长的光对组织有不同的渗透深度，而在实际的光动力治疗中使用的光敏剂常存在多个吸收光谱峰值，因此，在光动力治疗中选择多个峰值波长的光进行联合辐照，所取得的治疗效果通常优于采用单一峰值波长的光的治疗效果。此外，如果产生辐照光的辐照光源中各个不同峰值波长的LED芯片的光线散射角不同，会使得不同峰值波长光在被治疗者的治疗区域内的光照功率密度分布曲面形状差异很大，导致光能利用率低、光照不均匀，从而造成以多个不同峰值波长LED作为光源的光动力多光谱联合治疗的效果不佳。

另外，在光动力治疗过程中，氧是参与光动力作用的重要反应物，治疗区域组织中氧的浓度对光动力治疗的效果起着重要作用。然而，光动力反应过程会使被照射治疗组织区域的氧浓度有明显的降低，如果组织不能从循环系统及时补足氧，那么氧浓度持续下降将导致单线态氧产率下降，从而降低光敏剂的杀伤效率，使得光动力治疗效果降低。

本发明实施例公开了一种光动力与纯氧复合治疗装置，参照图1所示，该装置主要包括：

主机，用于根据预设的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，并按照预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号；还用于制备氧气以及经过湿化处理的湿化氧气；

辐照器，其与主机连接，用于接收光源控制信号，产生满足光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在辐照距离下按照治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；

补氧机构，其与主机连接，用于接收氧气以及湿化氧气，并向被治疗者及其治疗区域补充氧气以及湿化氧气。

本实施例中，分别设置了主机和辐照器，然后通过主机根据针对特定被治疗者预设的光照参数确定该被治疗者的治疗时间和辐照距离，并按照针对特定被治疗者预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号至辐照器；辐照器产生满足光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离保持在辐照距离时，按照确定好的治疗时间向被治疗者的治疗区域进行照射。主机还可以制备氧气以及经过湿化处理的湿化氧气。

因此，其实现了对被治疗者的治疗区域的均匀辐照，且辐照光在被治疗者的治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，光能利用率高，可以有效增强治疗效果；同时，能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域按照不同辐照距离、不同治疗时间和不同光排序辐照模式等进行照射，实现个性化的治疗方案，可以获得较好的治疗效果。

同时，还设置了补氧机构，该补氧机构接收主机输出的氧气以及经过湿化处理的湿化氧气，在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气，以提高被照射治疗组织区域的氧浓度，可进一步提高光动力治疗效果。

优选地，根据本发明的实施例，主机包括人机交互单元、决策控制单元、光源驱动单元、制氧单元、气路控制单元和氧气湿化及流量控制单元，人机交互单元、光源驱动单元、制氧单元和气路控制单元分别与决策控制单元连接，氧气湿化及流量控制单元分别与制氧单元和气路控制单元连接，光源驱动单元还与辐照器连接，气路控制单元还与补氧机构连接。

具体地，主机包括一个壳体，人机交互单元设置在该壳体上，而决策控制单元、光源驱动单元、制氧单元、气路控制单元和氧气湿化及流量控制单元均设置在该壳体内。人机交互单元为一个多媒体模组，其上设有用于显示的液晶显示屏，并在液晶显示屏上安装有作为触摸按键输入的触摸屏。该液晶显示屏通过UART与决策控制单元连接，实现主机的人机交互功能。通过该触摸屏可以输入预设的不同被治疗者的光照参数和光排序辐照模式。

决策控制单元为整个主机的控制核心，主机中的其余各单元均需与决策控制单元连接。在整个光动力治疗过程中，一方面通过决策控制单元确定辐照器和被治疗者的治疗区域之间的辐照距离，形成实现较佳光动力效应的光排序辐照模式，产生相应不同峰值波长光源的光源控制信号，使来自辐照器的相应峰值波长光向被治疗者的治疗区域进行照射，并实时进行距离检测并在人机交互单元的液晶显示屏上显示，以提示用户将辐照器调整到决策控制单元确定的辐照距离上；另一方面通过决策控制单元控制制氧单元产生纯氧气，经氧气湿化及流量调节单元和气路控制单元后，由补氧机构向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气。

决策控制单元采用ARM系列微处理器，预装WinCE操作系统的嵌入式系统。该微处理器的通用I/O接口的3个输出位，经光电隔离后作为不同峰值波长辐照光的点亮与熄灭的控制信号，然后通过光源驱动单元传输到辐照器中，从而通过不同的电极对各个LED芯片的点亮和熄灭进行控制，使来自辐照器的相应峰值波长光向被治疗者的治疗区域进行照射。

进一步地，主机还包括IC卡管理单元和通信单元，IC卡管理单元和通信单元均分别与决策控制单元连接；其中，IC卡管理单元用于在首次治疗时记录被治疗者的光照参数和光排序辐照模式，通信单元用于与外部的智能终端或服务器建立通信连接。

具体地，该IC卡管理单元和通信单元也设置在壳体内部，均与决策控制单元连接。该IC卡管理单元的结构采用通常现有的技术方案实现，在此不再赘述。在首次治疗时，IC卡管理单元将从人机交互单元上针对不同被治疗者设定的光照参数及光排序辐照模式记录到一张IC卡上，后续本疗程内的治疗可以直接使用记录在IC卡上的内容进行，而不需要再次通过人机交互单元进行输入。

该通信单元采用USR-C215UART-WiFi模块，该模块在硬件上集成了MAC、基频芯片、射频收发单元以及功率放大器等，支持WIFI协议以及TCP/IP协议，实现主机与外部的智能终端或服务器建立通信连接和数据传输等功能。

在上述实施例的基础上，参照图2～图4所示，辐照器包括辐照器端盖201以及设置在辐照器端盖201下方的辐照光源；辐照光源包括依次平行设置的多光谱照射模组202、第一光学透镜阵列203和第二光学透镜阵列204；多光谱照射模组202包括线路板202-1以及至少一个能够产生不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的光束的多光谱固态发光器件202-2，各多光谱固态发光器件202-2呈正交阵列排布在线路板202-1上；第一光学透镜阵列203上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧朝向多光谱照射模组202，第二光学透镜阵列204上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧背向多光谱照射模组202，第二光学透镜阵列204上的各小透镜与第一光学透镜阵列203上的各小透镜的中心重合且各边一一对应；多光谱照射模组202与第一光学透镜阵列203的距离为3～5mm，第一光学透镜阵列203与第二光学透镜阵列204的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

本实施例中，辐照光源中的多光谱照射模组用于产生光动力治疗用的辐照光，其设置在靠近辐照器端盖的一侧。

优选地，多光谱照射模组202与辐照器端盖201之间还设置有至少一个散热风扇205，用于对多光谱照射模组进行散热，还可有效避免因多光谱照射模组产生的热量使患者产生不适感。

该多光谱照射模组中，线路板上呈正交阵列排布了至少一个能够产生不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的光束的多光谱固态发光器件。这样设置后，多个多光谱固态发光器件形成一个面光源，每个多光谱固态发光器件产生多支不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的细光束，从而整个多光谱照射模组可以产生与多光谱固态发光器件的数量相同的各自独立平行的子光束，其中各个子光束均由多支细光束构成，且各个子光束之间存在间隙，多支子光束又构成一个宽光束，从而能够为光动力治疗提供足够的光照功率密度；多光谱照射模组产生的宽光束依次经过第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列输出，实现对被治疗者的治疗区域的均匀辐照。

在实际应用中，多光谱照射模组与第一光学透镜阵列的距离设置为3～5mm，可满足实际应用及装配工艺的需要。第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍，即第二光学透镜阵列被平行设置于第一光学透镜阵列的后焦平面附近处。

具体地，第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列上的小透镜为正六边形或矩形，可以实现第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列上的小透镜的无缝紧密排布。

具体地，第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列的距离与小透镜的焦距相同，可以使辐照在被治疗者的治疗区域上的光斑均匀效果最佳。

第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列可以采用从可见光到红外光波长范围都具有良好透光性的材料加工制作，如聚甲基丙烯酸甲酯材料。

另外，在实际应用中，可以将多个多光谱照射模组紧密排列组成一个平面或弧面的光动力治疗用光源，使其有效照射面积更大，与其对应设置的第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列也为平面或弧面。若多个多光谱照射模组紧密排列形成一个弧面时，第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列的弧面曲率与多个多光谱照射模组紧密排列形成的弧面的弧面曲率相同。

在上述实施例的基础上，参照图5所示，多光谱固态发光器件包括封装基板501，封装基板501的承载面上设置有反射杯502，反射杯502的容纳空间内设置有至少两个不同峰值波长的固态发光元件503；封装基板501两侧设置有至少两对电极504，电极504与固态发光元件503的正负极相连，电极504还与主机连接；反射杯502的出光口处还封闭设置有微透镜阵列505，微透镜阵列505与封装基板501平行，且微透镜阵列505上具有多个呈正交阵列排布的折射型半球形微透镜的一侧背向固态发光元件503。

本实施例中，上述的多光谱固态发光器件未使用环氧树脂或硅胶等透明材料对反射杯进行填充，而是在反射杯的出光口处封闭设置了一个微透镜阵列，该微透镜阵列的尺寸比反射杯的出光口的尺寸略大，从而微透镜阵列可以完全覆盖住反射杯的出光口，使得微透镜阵列与各固态发光元件的距离固定并使得各固态发光元件与外界空气隔离，还使得整个器件的结构更加紧凑，便于生产和使用。这样设置后，能够使各固态发光元件直接裸露于空气中，从而可降低光学扩展量。而采用折射率为n的透明材料对固态发光元件进行封装的方式，其光学扩展量会扩大n²倍。

与现有技术中的两种封装结构相比，即采用平面封装结构或者在该平面封装结构的出光表面上再增加一个半球形透镜结构，上述的多光谱固态发光器件中设置的微透镜阵列显著降低了透镜的厚度，因而大大减少了光线在透镜中的能量损耗。因此，通过在反射杯的出光口处封装该微透镜阵列，不仅解决了多光谱固态发光器件的取光效率问题，而且还能够将各个不同波长光线的空间角约束成近似相同，形成光照功率密度分布均匀且位置一致的大光斑，可有效提高光动力治疗的临床效果。

同时，该微透镜阵列能够收集各个固态发光元件在大角度发光范围内出射的光线，并形成与微透镜阵列上的微透镜的数量相同的多支准直平行细光束。这样处理的结果是，尽管设置在同一封装基板上的各固态发光元件的空间位置有所不同，但对于微透镜阵列上的每一个微透镜来说，其入射的不同波长的光线可以被近似看作为是来自同一位置上的点光源。因此，各固态发光元件发出的光线经过微透镜阵列准直后，在细光束中各个不同峰值波长光线的空间角分布差异被约束成很小，每一不同峰值波长的细光束在被治疗者的治疗区域所形成的光斑位置接近于相同。由于微透镜阵列上的微透镜紧密排布，多支细光束在被治疗者的治疗区域上形成的光斑彼此连接，形成光照功率密度分布均匀且位置一致的大光斑，可有效提高光动力治疗的临床效果。

一般地，反射杯的出光口为矩形或圆形，微透镜阵列的形状与反射杯的出光口的形状相匹配。另外，反射杯的底面优选与其出光口的形状保持一致，且反射杯的高度与微透镜的焦距相同。

优选地，固态发光元件包括在620～630nm波长范围内具有峰值波长的红光LED芯片、在520～530nm波长范围内具有峰值波长的绿光LED芯片以及在460～470nm波长范围内具有峰值波长的蓝光LED芯片。

由于大部分的光敏剂的吸光光谱的峰值是625nm或525nm或465nm，所以固态发光元件优选为分别在上述波长范围内具有峰值波长的红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，可以满足大部分光动力治疗对光线的波长的特定需求。

进一步地，封装基板的两侧设置有三对电极，三对电极分别与红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片的正负极相连，各个电极还与主机连接，因此各个LED芯片的点亮和熄灭可以被独立控制，方便在进行光动力治疗时对各个LED芯片进行控制。

优选地，根据本发明的实施例，微透镜的半径为0.05～0.25mm，微透镜的焦距为0.8mm，相邻微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。

当反射杯的出光口处设置的微透镜阵列的半径为0.05～0.25mm，相邻微透镜的圆形底面的圆心之间的距离为0.1～0.5mm时，取光效率提升效果明显。此时，相邻微透镜的圆形底面之间的距离d＝0mm，微透镜阵列的有效孔径比[πr²/(2r+d)²]×100％的值为78.5％。

根据上述优选的微透镜参数，微透镜阵列的制作材料选用对可见光到红外光的波长范围的光线都具有良好透光性的光学玻璃。因此，在上述微透镜的半径范围和相邻微透镜的圆形底面之间的距离为0mm的情况下，由该材料制作的微透镜阵列上各微透镜的焦距为0.8mm。

进一步地，辐照器还包括距离传感器以及与距离传感器连接的距离检测电路，距离检测电路与主机连接。

具体地，辐照器中还设置了距离传感器以及与距离传感器连接的距离检测电路，可以实时检测辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离。距离检测电路与主机中的决策控制单元连接，从而主机中的决策控制单元可以实时检测辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离，并提示用户及时调整辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离，确保辐照器能够在确定的辐照距离下向被治疗者的治疗区域进行照射，以获得较好的治疗效果。

距离传感器及距离检测电路采用数字式微型激光测距模块，测距精度可达到±1.0mm，实时测量的距离值以BCD码格式传送给主机。该距离传感器及距离检测电路的结构均采用通常现有的技术方案实现，在此不再赘述。

在上述各个实施例所述的结构的基础上，参照图6所示，图6为本发明实施例提供的一种光动力治疗装置中辐照器和现有技术中的辐照器的照射效果对比图。其中，图6(a)是上述实施例中所述的辐照器在暗室环境下向距离50cm的白色幕布投射峰值波长为625nm红光后所拍摄的图片，图6(b)是采用现有技术中的多光谱固态发光器件组成多光谱照射光源模组，并去除第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列后进一步组成的辐照器，在同样的暗室环境下向距离50cm的白色幕布投射峰值波长为625nm红光后所拍摄的图片。从图6(a)和图6(b)上可以明显看到两者的差异，在白色幕布上的光斑，不论是从光照均匀性还是光照强度来看，图6(a)比图6(b)都有着显著的提高。

在上述实施例的基础上，补氧机构包括氧气喷射单元、吸氧单元和注氧治疗单元；氧气喷射单元用于接收并向被治疗者的治疗区域喷射湿化氧气，吸氧单元用于接收并使被治疗者吸入湿化氧气，注氧治疗单元用于接收并向被治疗者的治疗区域注入所述氧气。

本实施例中，上述的补氧机构包括氧气喷射单元、吸氧单元和注氧治疗单元，可分别实现三种不同的外源性补氧方式，能够有效提高光动力治疗过程中治疗区域组织的氧含量，实现通过光动力与纯氧复合治疗以进一步提高光动力治疗效果的目的。

在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前，并在治疗区域涂覆光敏剂前，通过注氧治疗单元接收主机制备的氧气，并将携带氧气的全氟碳化合物(PFC)携氧液无针注射至被治疗者的治疗区域的皮肤表皮细胞间隙及毛孔内，以提高治疗区域组织的氧含量。在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射过程中，一方面通过氧气喷射单元接收主机制备的湿化氧气，并将该湿化氧气向被治疗者的治疗区域进行喷射，以提高治疗区域表面的氧含量；另一方面通过吸氧单元接收主机制备的湿化氧气，并将该湿化氧气通过被治疗者的呼吸系统吸入，以提高血液的氧饱和度。

参照图7所示，图7给出了一种本发明实施例所述的光动力与纯氧复合治疗装置的补氧过程的具体实施结构框图，其对整个补氧过程做了详细说明。主机中的制氧单元用于制备纯净的氧气，原料空气经进气消音和过滤部进入，再由压缩机形成压力为0.6Mpa的压缩气体后进入冷却部冷却，压缩气体再经去水过滤器做进一步的脱水处理后，进入气源分配器中。气源分配器按照其设定的时序分别将干燥的压缩空气导入装填有分子筛的左吸附塔和右吸附塔中，当气源分配器把压缩气体分配给左吸附塔时，左吸附塔内的分子筛在压力作用下，吸附空气中的氮气，而空气中的氧气通过单向阀进入储氧桶中；与此同时，气源分配器使右吸附塔通过排氮和消音部进行泄压，右吸附塔内的分子筛在减压过程中将所吸附的氮气从排氮和消音部中排出，实现对右吸附塔中分子筛的清洗。接着，气源分配器把压缩气体分配给右吸附塔，同时使左吸附塔通过排氮和消音部进行泄压，从而完成右吸附塔对氮气的吸附和左吸附塔对氮气的解析。上述左吸附塔和右吸附塔交替进行的吸附-解析过程不断重复循环，其所产生的纯氧进入储氧桶中，以供后续使用。

在上述左吸附塔与右吸附塔上方的管路使得左吸附塔与右吸附塔彼此气路相通，在管路内设置有节气阀芯，其作用是利用一个吸附塔所产生的小部分氧气对另一个处于泄压排氮状态的吸附塔进行回充，使得其氮气的解析更加充分。

原料空气经压缩机形成压缩气体的过程会伴随着气体的升温，若直接将该压缩气体导入左吸附塔与右吸附塔，将会缩短吸附塔中分子筛的使用寿命，因此使用冷却部对压缩气体进行冷却。优选地，冷却部采用翘片式铜管气体散热器，并同时使用冷却风扇对翘片进行风冷。然而，在压缩气体冷却过程中，气体遇冷后会凝结成小水滴，如果这些小水滴随气体进入吸附塔，将导致吸附塔内的分子筛因受潮而失效，为此在冷却部后端设置了去水过滤器对气体进行脱水处理，冷却后的气体中的小水滴被收集到上述冷却部中的密闭容器，当收集水量达到预先设定值时，冷却部自动将容器内的水排出。

上述的制氧单元所产生的氧气的流量为0.5-3L/min时，氧浓度为95％±3％；在氧浓度为90％时，氧气的流量最大可达到8L/min±0.5。

存储在制氧单元中储氧桶内的氧气一方面经管路进入气路控制单元中第一电磁阀的进气端，第一电磁阀的出气端与位于主机壳体后板上的纯氧注射输出接口连接，注氧治疗单元与纯氧注射输出接口相连，实现在对治疗区域照射之前，将携带氧气的全氟碳化合物(PFC)携氧液无针注射至被治疗者的治疗区域的皮肤表皮细胞间隙及毛孔内。另一方面，储氧桶内的氧气经管路进入氧气湿化及流量调节单元中流量控制阀的进气端，流量控制阀的出气端与位于主机壳体后板上的湿化器连接，湿化器对来自储氧桶内干燥的氧气进行过水加湿，经过湿化处理的氧气通过气路控制单元中第二电磁和第三电磁阀分别连接到主机壳体后板上的吸氧输出接口和喷氧输出接口。吸氧单元与吸氧输出接口相连，实现在对治疗区域照射过程中，同时通过被治疗者的呼吸系统吸入氧气，以提高血液的氧饱和度。氧气喷射单元通过气管与喷氧输出接口相连，氧气喷设单元包括左、中、右三个区域的喷射管以及进气接口，喷射管彼此通过气管相互连接后与进气接口相连，实现在对治疗区域照射过程中，向被治疗者的治疗区域喷射湿化氧气，以提高治疗区域表面的氧含量，同时湿化的氧气能够减轻治疗过程皮肤干燥、灼热等不适感，防止光敏剂物质的先驱体的酶促反应速度下降。

上述的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，流量控制阀以及气源分配器、压缩机和冷却部分别与决策控制单元电性连接，其控制电路采用现有公知技术，在此不再赘述。

进一步地，参照图2所示，氧气喷射单元设置在辐照器内，而进气接口207设置在辐照器端盖201上，氧气喷射单元中包括有多个喷射管206，每个喷射管206上均匀分布若干数量的喷嘴，喷射管206彼此通过气管相互连接后与进气接口207相连。此外，在第一光学透镜阵列203和第二光学透镜阵列204的左、中、右三个区域相同位置各开一排通孔208，通孔208的数量与喷射管206上的喷嘴数量相同，直径略大于喷嘴的外径，喷射管206上的喷嘴自上而下穿过第一光学透镜阵列203和第二光学透镜阵列204上的通孔208。

进一步地，吸氧单元采用鼻管式吸氧器，通过在人机交互单元上的触摸屏输入使决策控制单元产生流量控制阀的控制信号，实现吸氧和喷射的氧流量大小的控制。

优选地，根据本发明的实施例，参照图8所示，注氧治疗单元包括至少一个纯氧无针注射手具，纯氧无针注射手具包括尾帽801、手握体802、连接座803和至少一个注射头804，尾帽801的一端依次连接手握体802、连接座803和注射头804，尾帽801的另一端通过气管连接主机；注射头804的前端为端面光滑的喇叭状开口。

具体地，图8(a)中所示的为纯氧无针注射手具包括一个注射头时的结构，图8(b)中所示的为纯氧无针注射手具包括三个注射头时的结构。气管的一端与位于主机机体后板上的纯氧注射输出接口连接，另一端通过尾帽与手握体的进气端相连，氧气通过手握体的中央通孔，经连接座进入注射头中，在手握体与连接座之间还使用硅胶密封圈进行密封。注射头内的通孔直径为0.8-1.0mm，其前端为喇叭形开口，端面光滑，使用时该端面与治疗区域的皮肤表面接触。

气路控制单元的第一电磁阀在决策控制单元控制下产生间歇闭合与关断动作，其中，闭合时间为50-250msec，重复周期为0.1-10sec。在第一电磁阀闭合时，储氧桶内的氧气被输送至注射头，由于注射头内的孔径突然变小，在其前端与皮肤表面之间会产生瞬间压力大于0.2Mpa的氧气气流，在压力作用下，涂覆于皮肤表面的携带氧气的全氟碳化合物(PFC)携氧液被渗透至皮肤毛孔及表皮细胞间隙内。

与包括一个注射头的纯氧无针注射手具相比，包括三个注射头的纯氧无针注射手具更适合于大面积皮肤部位的操作。

在上述几种补氧方式的基础上，依据不同的光动力治疗情形，可以选择上述的补氧方式补充氧气，以获得较佳的治疗效果，具体如下面几种情况所述：

(1)不使用外源性光敏剂或光敏剂物质的先驱体的光动力治疗

在医学美容领域，如皮肤抗衰老、嫩肤，医疗领域中促进皮肤伤口愈合等是通过皮肤组织对光能量的吸收，达到促进结缔组织中的成碱纤维细胞分泌胶原，实现上述治疗效果，因此，在进行光照射治疗的同时，向相同的治疗区域进行同步湿化氧气的喷射，一方面可以提高皮肤组织表面氧浓度和氧分压，另一方面可以减轻治疗过程皮肤干燥、灼热等不适感。

(2)使用光敏剂物质的先驱体的光动力治疗

在重度寻常痤疮、皮脂腺增生、顽固性疣等治疗，临床广泛使用如δ-氨基酮戊酸的光敏剂物质的先驱体，其本身不具有光敏性，它是通过酶促反应合成人体内源性光敏剂原卟啉PpIX物质而发挥光敏作用，温升、脱水等因素造成其酶促反应速度下降，使得合成的内源性光敏剂数量下降，从而影响了光动力治疗的效果和应用。因此，在对被治疗者进行光照射治疗的同时，向相同的治疗区域进行同步湿化氧气的喷射，防止光敏剂物质的先驱体的酶促反应速度下降，从而提高光动力反应过程中单线态氧的产率。

(3)使用外源性光敏剂的光动力治疗

在治疗区域进行光敏剂封包前，将全氟碳化合物(PFC)携氧液涂覆于治疗区域的皮肤表面，使用纯氧无针注射手具进行注氧操作。待治疗区域的皮肤表面注氧操作完成后，对治疗区域的皮肤表面进行光敏剂封包操作。同时使用鼻管式吸氧器，通过被治疗者的呼吸系统吸入氧气，一直持续到光照射过程结束。

在上述各个实施例所述结构的基础上，在一种可能的实现方式中，参照图9所示，主机901和辐照器902通过自动阻停多关节悬吊臂903连接，该自动阻停多关节悬吊臂903是由包括上臂部9031、下臂部9032、腕部9033和末端连接部9034组成的具有6个阻尼关节的连接臂，通过刚性固定在主机901中央顶部的支撑部904实现其与主机901的机械连接。辐照器902上的电控信号被集中连接到其顶部的插座上，通过内置于自动阻停多关节悬吊臂903的传导线将该插座与主机901中的光源驱动单元、决策控制单元进行电性连接。主机901内的制氧单元产生的氧气，经气路控制单元、氧气湿化及流量调节单元后形成经湿化处理的湿化氧气，送至辐照器902上的氧气喷射单元中。

为了实现在调整辐照器101空间姿态的过程中不会造成自动阻停多关节悬吊臂903中传导线和管路的扭曲，在自动阻停多关节悬吊臂903的上臂部9031和下臂部9032的下方分别设置两个D型护线罩9035，传导线和管路可通过下臂部9032及上臂部9031下方的D型护线罩9035的中央穿过。

在下臂部9032内部还设置有液压阻尼器，当手动调节辐照器902的空间姿态与被治疗者的治疗区域之间的距离时，由于自动阻停多关节悬吊臂903中的液压阻尼器与阻尼关节的作用，辐照器902的空间姿态会自动保持，无需其他额外锁定机构对悬臂关节进行锁定。自动阻停多关节悬吊臂903可实现辐照器902上下高度50cm、左右旋转90度以及上下俯仰90度范围内的调整，从而方便被治疗者采用坐姿或卧姿接受治疗，同时容易地实现辐照器902与被治疗者的治疗区域之间距离的调整，使其处在所期望的距离的位置上。

进一步地，在主机901的壳体上设置了包括人机交互单元中用于治疗参数及状态显示的液晶显示屏905和设置在该液晶显示屏905上的用于治疗参数输入的触摸屏，以及IC卡管理单元的IC卡座906。

在主机901壳体内部，制氧单元的重量较重，因此被安装在主机901壳体内的下部，其他单元安装在主机901壳体内的上部，具体位置依照主机901壳体内部结构确定，在图中未作标示，在此也不作限制。

在所述主机901壳体后板上还设有喷氧输出接口、吸氧输出接口、纯氧注射输出接口以及电控信号插座，该电控信号插座在主机901内与光源驱动单元和决策控制单元连接。此外，在主机901壳体后板上还设有氧气湿化及流量调节单元的湿化器。主机901壳体的左右两侧分别设置配件架907，用于放置治疗过程中使用的配件。在主机901壳体底部设置有万向脚轮908，其中位于壳体前部的两个万向脚轮908带有刹车机构，方便整个装置的移动与位置固定。

基于上述各个实施例所述的光动力与纯氧治疗装置的结构的基础上，本发明实施例还提供一种光动力与纯氧复合治疗方法，参照图10所示，该方法主要包括：

1001、主机根据输入的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，且按照输入的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，以使辐照器根据光源控制信号产生满足光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在辐照距离下按照治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；光照参数包括至少一种辐照光的峰值波长以及与被治疗者的治疗区域相匹配的辐照光的光照能量密度和光照功率密度；

1002、主机制备并输出氧气以及经过湿化处理的湿化氧气，以使补氧机构在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充氧气以及湿化氧气。

在步骤1001中，为了能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域实现个性化的治疗方案，即不同的被治疗者按照不同的辐照距离、不同的治疗时间和不同峰值波长光的光排序辐照模式等进行照射以获得较好的治疗效果，则需要通过主机中的人机交互单元预设针对该被治疗者的光照参数和光排序辐照模式。

具体地，光照参数包括至少一种辐照光的峰值波长以及与被治疗者的治疗区域相匹配的辐照光的光照能量密度和光照功率密度。

优选地，根据本发明的实施例，光排序辐照模式包括第一光排序辐照模式、第二光排序辐照模式和第三光排序辐照模式；

第一光排序辐照模式为一种峰值波长的辐照光对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，直至达到其预设的光照能量密度时停止；第二光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光同时对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射；第三光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光循环交替对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射。

在确定能够使被治疗者的治疗区域达到较佳治疗效果的辐照光的峰值波长后，该峰值波长的辐照光的光照功率密度与辐照器和被治疗者的治疗区域之间的距离是相对应的。因此，主机中的决策控制单元可以根据该辐照光的峰值波长和该辐照光的光照功率密度，确定辐照距离，即辐照器和被治疗者的治疗区域之间的距离。进而，可以根据该辐照光的光照功率密度和需要达到的光照能量密度，确定治疗时间，即辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射的时间。

优选地，在一种可能的实现方式中，根据光照参数确定辐照距离的步骤可按照如下方式实施：

S1、建立辐照光的距离-光照功率密度关系数据库，距离-光照功率密度关系数据库用于指示辐照光与目标靶面在不同距离下的光照功率密度平均值；

S2、基于距离-光照功率密度关系数据库，采用线性插值方法根据光照参数中辐照光的光照功率密度确定辐照距离。

由于不同峰值波长的辐照光的光照功率密度与辐照器和被治疗者的治疗区域之间的距离是相对应的。主机中的决策控制单元预先存储有距离-光照功率密度关系数据库，该关系数据库是根据辐照器与目标靶面之间的不同辐照距离下，不同峰值波长的辐照光在目标靶面的均匀光斑区域内的光照功率密度平均值的对应关系而建立的，即一种峰值波长的辐照光在不同的辐照距离下分别对应不同的光照功率密度。

光照功率密度是指在单位光照面积、单位时间上接受光照的总能量，单位为mW/cm2。光照功率密度是PDT剂量学的基本参数，它决定光照局部接受光子强度，目前被认为是决定PDT疗效的关键因素。现有技术的光动力治疗装置给出的光照功率密度通常是指光源出射位置的光照功率密度，在实际应用中，由于光源与照射部位之间距离的不同，到达被治疗者的治疗区域的光照功率密度是不确定的，尤其是通过改变光源驱动电流大小实现光照功率密度调整的光动力治疗装置，在光源出射位置的光照功率密度本身就是变化的。虽然有些光动力治疗装置在被治疗者的治疗区域设置光传感器或CCD进行光照功率密度实时检测，然后通过自动或手动等方式调节光源与照射区域之间距离使治疗区域的光照功率密度测量值处于设定值范围内，这种方案虽然实现了被治疗者的治疗部位光照功率密度的精确控制，但由于所设置的光传感器或CCD对治疗部位产生局部的照射光遮挡，从而影响治疗区域的光动力治疗效果，而且该方案还会增加装置的复杂性及使用过程的繁琐性。

本实施例中通过建立距离-光照功率密度关系数据库的方式，能够较准确地采用线性插值方法根据该辐照光对应的光照功率密度确定对应的辐照距离，从而辐照器能够在确定的辐照距离下向被治疗者的治疗区域进行照射，以获得较好的治疗效果。

具体地，距离-光照功率密度关系数据库的具体建立过程可参照如下过程进行：

先定义如下参数：

均匀度：Ai＝Ei/Ep (1)

均匀系数：E＝Se/S (2)

式中，Ei为光线照射目标靶面上光斑某一点的光照功率密度；Ep为光线照射目标靶面上光斑内的光照功率密度峰值；S为光线照射目标靶面上光斑的总面积；Se为光线照射目标靶面上光斑内Ai≥0.85区域的面积；Ai≥0.85的区域被定义为均匀光斑区域。

在距离辐照器的辐照光出射面100mm位置设置一个目标靶面，分别向目标靶面投射在波长620-630nm范围内具有峰值波长的红光、在波长520-530nm范围内具有峰值波长的绿光和在波长460-470nm范围内具有峰值波长的蓝光，使用光辐照计测量各个峰值波长的辐照光在目标靶面上光斑的光照功率密度。

具体地，将目标靶面分成10×10mm正方形测量子区域，测量目标为各个子区域的几何中心点，将测量目标的光照功率密度值记为Ei，根据式(1)计算测量目标的均匀度Ai。将Ai≥0.85区域内的光照功率密度值Ei进行累加后取其平均值，该值即标定为对应峰值波长的辐照光在距离100mm时照射部位表面的光照功率密度值。以20mm为距离增量，改变辐照器的辐照光出射面与目标靶面的距离，重复上述过程，直至距离值为300mm，完成标定测试。通过上述过程，建立了辐照器与目标靶面之间的距离从100mm到300mm,并按20mm增量变化的距离-光照功率密度关系数据库。

由于辐照器中采用的固态发光器件具有使用寿命长、光强衰减小的优点，因此上述通过标定测量建立的距离-光照功率密度关系数据库可以较为长期地存储在主机中的决策控制单元中，实现通过对距离的测量间接完成被治疗者的治疗区域不同峰值波长辐照光的光照功率密度平均值的准确测定。此外，在进行定期检验时，可以同时增加对上述距离-光照功率密度关系数据库进行重新标定测量与更新，从而保证光照功率密度平均值间接测定的准确度，重新标定测量后的数据库通过主机中的通信单元与建立连接的智能终端或服务器进行更新。

在确定了被治疗者的治疗时间和辐照距离后，主机中的决策控制单元按照光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，光源控制信号被传送至光源驱动单元中，对与其连接的辐照器中的各个LED光源的独立恒流源电路的电流实施通断控制，从而实现不同峰值波长辐照光的开启与关闭。

光排序辐照模式包括的三种光排序辐照模式中，均包含重复的连续或分段这两种辐照方式。在相同的光照功率密度下，被治疗者的治疗区域获得同样的光照能量密度，分段辐照方式要比连续辐照方式需要更多的治疗时间。但是，在分段辐照方式中，由于目标部位组织及周围血管的氧浓度较高，辐照光照射能产生更加充分的单线态氧，从而取得更好的光动力效应，此外，分段辐照方式能够减少由于光源产生的热量给被治疗者带来的不适。因此，在实际应用时，在三种光排序辐照模式中，通常采用分段辐照方式来进行治疗。

参照图11所示，图11为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧治疗方法中在第一光排序辐照模式下一种峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图。图中，T_off为暗周期时间，在此期间辐照光处于熄灭状态；T_on为亮周期时间，在此期间辐照光处于脉宽调制下的点亮状态；f为对辐照光进行脉宽调制的频率；t_on为脉宽调制的光照射时间；t_c为该峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间。

其中，被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c(单位：秒)，即第一光排序辐照模式下所需要的治疗时间按下式计算：

t_c＝H₀/[(E₀×D₁×D₂)×1000] (3)

其中，E₀为一种峰值波长的辐照光的光照功率密度，单位为mW/cm²；H₀为一种峰值波长的辐照光的光照能量密度，单位为J/cm²；D₁为脉宽调制时辐照光的照射占空比，D₁＝t_on×f；D₂为亮周期时间占空比，D₂＝T_on/(T_on+T_off)。

在亮周期时间T_on期间，辐照光的照射采用脉宽调制输出是基于光动力反应过程机理考虑的。由于处于基态光敏剂分子吸收了超过阈值的光能量后就会跃迁到激发态，处于激发态的光敏剂分子先跃迁至三线态，然后衰变回到基态。处于三线态的光敏剂分子与氧分子发生氧化还原反应并释放能量，形成毒性物质单线态氧¹O₂，单线态氧破坏病变组织或其周围的血管从而杀死病变组织。因此，与上述光动力反应过程对应的是照射光在t_on期间产生的光照能量t_on×E₀需达到并超过光敏剂分子从基态跃迁到激发态所需阈值的光能量，而在1/f-t_on期间停止光照射，激发态的光敏剂分子释放能量，形成毒性物质单线态氧并衰变回到基态，如此循环。在本发明实施例中，优选地，对辐照光进行脉宽调制的频率f固定为1.75KHz；脉宽调制的光照射时间t_on的取值范围为：1/2f≤t_on≤1/f。具体地，可以通过主机中的人机交互单元对t_on进行设定，设定步距50usec。

在光动力反应过程中单线态氧¹O₂的生产将消耗目标部位组织及周围血管内氧浓度，过度的氧浓度消耗将降低单线态氧¹O₂的产量从而导致光动力治疗效果不能持续，因此，在点亮与熄灭的光源控制信号安排中，每次亮周期时间T_on之后跟随一次暗周期时间T_off，以实现对被治疗者的治疗区域实施分段辐照。利用暗周期时间T_off，目标部位组织及周围血管从身体循环系统中有效恢复氧浓度，使下一次照射时能形成充分的单线态氧，以便达到更好的治疗效果。在本发明实施例中，优选地，亮周期时间T_on的范围为1.0～10.0sec；暗周期时间T_off的范围为1.0～10.0sec。具体地，可以通过主机中的人机交互单元对T_on和T_off进行设定，设定步距0.1sec。

在上述第一光排序辐照模式中的分段辐照过程中，如果将暗周期时间T_off设定为零，且将亮周期内的脉宽调制的光照射时间t_on设定为1/f，则可以对被治疗者的治疗区域实施连续辐照。

由于许多光敏剂在其吸光光谱上有多个特征吸收峰，例如在临床中广泛使用的δ-氨基酮戊酸(5-ALA)，本质上δ-氨基酮戊酸并不具备光敏特性，它是通过酶促反应合成人体内源性光敏剂原卟啉PpIX物质而发挥光敏作用。原卟啉PpIX的吸光光谱图在波长410nm、波长510nm、波长545nm、波长580nm及波长630nm均具有吸收峰值。在光动力治疗中，选择与原卟啉PpIX吸光光谱图的多个吸收峰值相近的多个峰值波长的辐照光进行联合辐照治疗，能取得比上述一种峰值波长的辐照光更好的治疗效果，而且所需的治疗时间缩短。因此，在上述第一光排序辐照模式的基础上，又设置了第二光排序辐照模式和第三光排序辐照模式，这两种模式中均为具有至少两种不同峰值波长的辐照光对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照。

参照图12所示，图12为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧治疗方法中在第二光排序辐照模式下至少两种峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图。图中，t_c1为第一种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c2为第二种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c3为第三种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c为第二光排序辐照模式下所需要的治疗时间。

其中，第一种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c1(单位：秒)、第二种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c2(单位：秒)、第三种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c3(单位：秒)以及第二光排序辐照模式下所需要的治疗时间t_c(单位：秒)按下式计算：

t_c1＝H₁₀/[(E₁₀×D₁×D₂)×1000] (4)

t_c2＝H₂₀/[(E₂₀×D₁×D₂)×1000] (5)

t_c3＝H₃₀/[(E₃₀×D₁×D₂)×1000] (6)

t_c＝Max(t_c1，t_c2，t_c3) (7)

其中，E₁₀、E₂₀和E₃₀分别为第一种峰值波长的辐照光、第二种峰值波长辐照光和第三种峰值波长的辐照光的光照功率密度，单位为mW/cm²；H₁₀、H₂₀和H₃₀分别为第一种峰值波长的辐照光、第二种峰值波长辐照光和第三种峰值波长的辐照光的光照能量密度，单位为J/cm²。

在开始进行第二光排序辐照模式下的光动力治疗后，主机中的决策控制单元对不同峰值波长的辐照光的光照能量密度值进行累积，当其中一个峰值波长的辐照光的光照能量密度值累积值达到其预设值时，决策控制单元停止该时间对应的峰值波长的辐照光的熄灭的光源控制信号，以此类推，直至累积时间达到t_c值。

需要说明的是，在图12所示的第二光排序辐照模式下不同峰值波长的辐照光的点亮与熄灭的光源控制信号中，亮周期时间内，辐照光是以固定频率f进行脉宽调制输出的。

参照图13所示，图13为本发明实施例提供的一种光动力与纯氧治疗方法中在第三光排序辐照模式下至少两种峰值波长的辐照光在分段辐照方式下的点亮与熄灭的控制信号示意图。图中，t_c1为第一种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c2为第二种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c3为第三种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间，t_c为第三光排序辐照模式下所需要的治疗时间。

其中，第一种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c1(单位：秒)、第二种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c2(单位：秒)、第三种峰值波长的辐照光使被治疗者的治疗区域达到预设的光照能量密度所需要的治疗时间t_c3单位：秒)以及第三光排序辐照模式下所需要的治疗时间t_c(单位：秒)按下式计算：

t_c1＝H₁₀/[(E₁₀×D₁×D₂)×1000] (8)

t_c2＝H₂₀/[(E₂₀×D₁×D₂)×1000] (9)

t_c3＝H₃₀/[(E₃₀×D₁×D₂)×1000] (10)

t_c＝t_c1+t_c2+t_c3 (11)

其中，E₁₀、E₂₀和E₃₀分别为第一种峰值波长的辐照光、第二种峰值波长辐照光和第三种峰值波长的辐照光的光照功率密度，单位为mW/cm²；H₁₀、H₂₀和H₃₀分别为第一种峰值波长的辐照光、第二种峰值波长辐照光和第三种峰值波长的辐照光的光照能量密度，单位为J/cm²。

在开始进行第三光排序辐照模式下的光动力治疗后，主机中的决策控制单元对不同峰值波长的辐照光的光照能量密度值进行累积，当其中一个峰值波长的辐照光的光照能量密度值累积值达到其预设值时，决策控制单元停止该时间对应的峰值波长的辐照光熄灭的光源控制信号，以此类推，直至累积时间达到t_c值。

需要说明的是，在图13的第三光排序辐照模式下不同峰值波长辐照光的点亮与熄灭的光源控制信号中，亮周期时间内，辐照光是以固定频率f进行脉宽调制输出的。

主机根据上述的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，并发送至辐照器中。辐照器根据该光源控制信号产生满足光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并通过调节辐照器与被治疗者的治疗区域之间的距离处在上述得出的辐照距离下，最后按照上述得出的治疗时间向被治疗者的治疗区域进行照射。在光动力治疗中，可以根据光动力治疗使用的光敏剂及治疗的疾病优选使用本发明实施例所述的第一光排序辐照模式、第二光排序辐照模式或第三光排序辐照模式中的任一种模式。具体来说，如果使用的光敏剂在吸光光谱图上只有一个特征吸收峰，或者虽然还有其它吸收峰，但与特征吸收峰比较时其峰值很小，显然，在本发明实施例所述的光动力治疗装置的基础上选择与光敏剂特征吸收峰相近的一种峰值波长的辐照光，并按照第一光排序辐照模式进行光动力治疗是最为恰当。

而对内源性光敏剂原卟啉PpIX等，按照第二排序辐照模式或第三光排序辐照模式进行光动力治疗，可得到更好的治疗效果。根据组织的光学特性，由于组织对辐照光的散射率和吸收率存在差异，不同峰值波长的辐照光在组织中的渗透能力不同，辐照光的波长越小在组织内的渗透深度越浅。在第二光排序辐照模式下，各个峰值波长的辐照光在亮周期时间内是同时照射到被治疗者的治疗区域上的，在光敏剂分子氧化还原反应产生单线态氧的同时将消耗皮肤浅层和深层组织的氧浓度，由于浅层组织的毛细血管分布相对深层组织要稀疏，在同样的暗周期时间内浅层组织恢复氧浓度的速度要比深层组织慢，因此容易造成浅层组织缺氧。因此，与第三光排序辐照模式比较，第二光排序辐照模式更适合于如日光角化病、鲍温病等病变存于生物体内比较深位置的皮肤疾病。在第三光排序辐照模式下，各个峰值波长的辐照光是在亮周期时间内交替照射到被治疗者的治疗区域上的，不同峰值波长的辐照光具有更长的暗周期时间，生物体内浅层组织有足够的时间恢复其氧浓度，因此，与第二光排序辐照模式比较，第三光排序辐照模式更适合于如寻常痤疮等病变存于生物体内皮肤表层位置的疾病。

在步骤1002中，补氧机构接收主机输出的氧气以及经过湿化处理的湿化氧气，在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气，以提高被照射治疗组织区域的氧浓度，可进一步提高光动力治疗效果。

具体地，在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前，并在治疗区域涂覆光敏剂前，通过注氧治疗单元接收主机制备的氧气，并将携带氧气的全氟碳化合物(PFC)携氧液无针注射至被治疗者的治疗区域的皮肤表皮细胞间隙及毛孔内，以提高治疗区域组织的氧含量。在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射过程中，一方面通过氧气喷射单元接收主机制备的湿化氧气，并将该湿化氧气向被治疗者的治疗区域进行喷射，以提高治疗区域表面的氧含量；另一方面通过吸氧单元接收主机制备的湿化氧气，并将该湿化氧气通过被治疗者的呼吸系统吸入，以提高血液的氧饱和度。

本发明实施例提供的一种光动力与纯氧复合治疗装置及治疗方法，可实现对被治疗者的治疗区域的均匀辐照，且辐照光在被治疗者的治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，光能利用率高，可以有效增强治疗效果；同时，能够有针对性地对不同被治疗者及其不同的治疗区域按照不同辐照距离、不同治疗时间和不同光排序辐照模式等进行照射，实现个性化的治疗方案，可以获得较好的治疗效果。此外，还通过主机制备出氧气和经过湿化处理的湿化氧气，在辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充该氧气以及该湿化氧气，以提高被照射治疗组织区域的氧浓度，可进一步提高光动力治疗效果。

需要说明的是，对于上述方法的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。

需要说明的是，本发明实施例提供的光动力与纯氧治疗方法与前述实施例所述的光动力与纯氧治疗装置属于相同的技术构思，在方法实施例中未提及的内容可参照前述装置实施例中的说明，在此不再赘述。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光动力与纯氧复合治疗装置，其特征在于，所述装置包括：

主机，用于根据预设的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，并按照预设的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号；还用于制备氧气以及经过湿化处理的湿化氧气；

辐照器，其与所述主机连接，用于接收所述光源控制信号，产生满足所述光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在所述辐照距离下按照所述治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；

补氧机构，其与所述主机连接，用于接收所述氧气以及所述湿化氧气，并向被治疗者及其治疗区域补充所述氧气以及所述湿化氧气。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐照器包括辐照器端盖以及设置在所述辐照器端盖下方的辐照光源；

所述辐照光源包括依次平行设置的多光谱照射模组、第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列；所述多光谱照射模组包括线路板以及至少一个能够产生不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的光束的多光谱固态发光器件，各所述多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述线路板上；所述第一光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧朝向所述多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧背向所述多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上的各小透镜与所述第一光学透镜阵列上的各小透镜的中心重合且各边一一对应；所述多光谱照射模组与所述第一光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第一光学透镜阵列与所述第二光学透镜阵列的距离为所述小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多光谱固态发光器件包括封装基板，所述封装基板的承载面上设置有反射杯，所述反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同峰值波长的固态发光元件；所述封装基板两侧设置有至少两对电极，所述电极与所述固态发光元件的正负极相连，所述电极还与所述主机连接；所述反射杯的出光口处还封闭设置有微透镜阵列，所述微透镜阵列与所述封装基板平行，且所述微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型半球形微透镜的一侧背向所述固态发光元件。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述微透镜的焦距为0.8mm，相邻所述微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述主机包括人机交互单元、决策控制单元、光源驱动单元、制氧单元、气路控制单元和氧气湿化及流量控制单元，所述人机交互单元、所述光源驱动单元、所述制氧单元和所述气路控制单元分别与所述决策控制单元连接，所述氧气湿化及流量控制单元分别与所述制氧单元和所述气路控制单元连接，所述光源驱动单元还与所述辐照器连接，所述气路控制单元还与所述补氧机构连接。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述补氧机构包括氧气喷射单元、吸氧单元和注氧治疗单元；所述氧气喷射单元用于接收并向被治疗者的治疗区域喷射所述湿化氧气，所述吸氧单元用于接收并使被治疗者吸入所述湿化氧气，所述注氧治疗单元用于接收并向被治疗者的治疗区域注入所述氧气。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述注氧治疗单元包括至少一个纯氧无针注射手具，所述纯氧无针注射手具包括尾帽、手握体、连接座和至少一个注射头，所述尾帽的一端依次连接所述手握体、所述连接座和所述注射头，所述尾帽的另一端通过气管连接所述主机；所述注射头的前端为端面光滑的喇叭状开口。

8.一种光动力与纯氧复合治疗方法，其特征在于，所述方法包括：

主机根据输入的光照参数，确定治疗时间和辐照距离，且按照输入的光排序辐照模式输出相应的光源控制信号，以使所述辐照器根据所述光源控制信号产生满足所述光排序辐照模式的至少一种不同峰值波长的平行准直且光斑均匀的辐照光，并在所述辐照距离下按照所述治疗时间对被治疗者的治疗区域进行照射；所述光照参数包括至少一种辐照光的峰值波长以及与被治疗者的治疗区域相匹配的所述辐照光的光照能量密度和光照功率密度；

所述主机制备并输出氧气以及经过湿化处理的湿化氧气，以使补氧机构在所述辐照器对被治疗者的治疗区域进行照射之前和照射过程中，向被治疗者及其治疗区域补充所述氧气以及所述湿化氧气。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光排序辐照模式包括第一光排序辐照模式、第二光排序辐照模式和第三光排序辐照模式；

所述第一光排序辐照模式为一种峰值波长的辐照光对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，直至达到其预设的光照能量密度时停止；

所述第二光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光同时对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射；

所述第三光排序辐照模式为至少两种不同峰值波长的辐照光循环交替对被治疗者的治疗区域进行重复的连续或分段辐照，当其中一种辐照光达到其预设的光照能量密度时停止照射，其余辐照光继续对被治疗者的治疗区域进行照射，直至所有辐照光均达到其预设的光照能量密度时停止照射。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述光照参数确定辐照距离的步骤包括：

建立所述辐照光的距离-光照功率密度关系数据库，所述距离-光照功率密度关系数据库用于指示所述辐照光与目标靶面在不同距离下的光照功率密度平均值；

基于所述距离-光照功率密度关系数据库，采用线性插值方法根据所述光照参数中所述辐照光的光照功率密度确定所述辐照距离。