CN113133868B - 一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，包括工控机和连接工控机的控制接口电路，所述控制接口电路通过激光驱动器连接有光纤耦合器，所述光纤耦合器将激光驱动器发出的不同波长的激光组合在一起并经同一根光纤传导至患者的眼睛，所述患者的眼睛，所述激光驱动器发出的激光经透镜反射至裂隙灯显微镜的光源的下方，且与裂隙灯显微镜的光源同光路至患者的眼睛的眼底；本发明提供的治疗装置，能产生多种波长激光单独或同时输出，可以同时治疗多重部位的病变，或者治疗同一部位的复合型病变，从而扩大激光应用于眼底疾病治疗的范围，提高手术治愈率，同时可以节约手术时间，减轻患者的痛苦。

Description

一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置
技术领域
本发明属于眼类疾病治疗技术领域，具体涉及一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置。
背景技术
眼睛虽小但结构复杂，眼底疾病作为眼睛的多发病症之一，其原因也十分复杂，通常病症初期极易造成视力下降，若不及时治疗，致盲率极高。眼底疾病变是眼球壁的膜层发生病变引起的。眼球壁有三层膜，第一层是视网膜，处于玻璃体后直接接受光线；紧接其后的是棕色的脉络膜，富含血管；最后是处于外层的白色巩膜，三层都有各自负责供给营养的动、静脉血管，若视网膜或脉络膜发生病变，就会引起眼底病变，导致眼睛功能的瘫痪，最常见的眼底病有糖尿病视网膜病变、视网膜中央静脉阻塞、复杂性视网膜脱离、增殖性玻璃体视网膜病变、视网膜中央动脉阻塞、孔源性视网膜脱离、视网膜色素变性、视网膜母细胞瘤、脉络膜恶性黑色素瘤、视网膜或脉络膜血管瘤、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、黄斑裂孔、年龄相关性黄斑变性、眼内炎等，眼底疾病一般伴有疼痛、充血、怕光等反应，表现依严重程度有视物变形、视界变色、出现黑影、视野缺损或缩小，甚至完全丧失视觉。
年龄相关性黄斑变性是眼科中最难治疗的致盲性疾病之一，多发于中老年人群，所以又称老年性黄斑变性，是目前老年人中心视力丧失的主要因素之一，黄斑凹下脉络膜新生血管即视网膜色素上皮层与Bruch膜之间新生血管形成是其致盲的病理基础。老年性黄斑变性发病年龄在50岁以上，其发病率随着年龄而增加，65岁以上为11%，75岁以上为27.9%，因中心凹下脉络膜新生血管、视网膜色素上皮脱离，进而发展为后极部广泛瘢痕，而使黄斑功能丧失殆尽。
眼底结构和眼底疾病的双重复杂性，对其进行光凝治疗需要多种波长的激光，因此本申请提供的治疗装置，能产生多种波长激光单独或同时输出，可以同时治疗多重部位的病变，或者治疗同一部位的复合型病变，从而扩大激光应用于眼底疾病治疗的范围，提高手术治愈率，同时可以节约手术时间，减轻患者的痛苦。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，能产生多种波长激光单独或同时输出，可以同时治疗多重部位的病变，或者治疗同一部位的复合型病变，从而扩大激光应用于眼底疾病治疗的范围，提高手术治愈率，同时可以节约手术时间，减轻患者的痛苦。
本发明的目的是这样实现的：
一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，包括工控机和连接工控机的控制接口电路，所述控制接口电路通过激光驱动器连接有光纤耦合器，所述光纤耦合器将激光驱动器发出的不同波长的激光组合在一起并经同一根光纤传导至患者的眼睛，所述患者的眼睛，所述激光驱动器发出的激光经透镜反射至裂隙灯显微镜的光源的下方，且与裂隙灯显微镜的光源同光路至患者的眼睛的眼底。
优选的，所述激光驱动器包括固定座和设于固定座内的谐振腔，所述固定座内设有三个沿固定座长度方向设置的支撑杆，所述固定座的两端分别设有两个谐振腔镜，所述谐振腔设于两个谐振腔镜之间。
优选的，所述谐振腔包括依次轴心重合设置的反射镜、Nd:YAG晶体棒、隔离镜、KTP倍频晶体、输出镜和光纤耦合镜，所述反射镜经固定座内一端的谐振腔镜连接至控制接口电路，所述光纤耦合镜经固定座内另一端的谐振腔镜连接至光纤耦合器。
优选的，所述控制接口电路以单片机为处理器通过RS232总线与工控机通信连接，所述控制接口电路连接至直流稳压电源，所述直流稳压电源还为激光驱动器提供电能，所述直流稳压电源还连接有显示屏。
优选的，所述光纤耦合器经光学接口与裂隙灯显微镜连接，所述光学接口具有与裂隙灯显微镜适配的光学适配器，所述的光学适配器通过CCD传感器采集患者的眼睛图像信息，所述控制接口电路通过变焦激光驱动器使激光输出与指示灯一起同光路进入裂隙灯显微镜并对患者的眼睛进行治疗。
优选的，所述的CCD传感器连接至工控机，所述工控机通过电源接口电路连接至直流稳压电源，所述工控机接口连接至光学接口的步进电机组。
优选的，所述激光驱动器通过激光通路连接至光纤耦合器，所述的激光驱动器发出的激光经激光通路光纤导出后连接至光学接口，所述工控机通过控制步进电机组实现激光照射患者的眼睛的眼底。
优选的，所述单片机以ADμC848为核心处理器，通过异步串行接口与触摸屏通讯，接收工控机的控制信息并发送显示命令，协调自动功率控制电路和自动温度控制电路，并检测激光驱动器的工作电流、工作电压和控制电压，防止激光驱动器损坏。
优选的，所述激光通路包括红、黄、绿和指示灯四个通道，所述激光驱动器通过激光通路的单一通道输出激光，也可双通道或多通道组合输出，所述指示灯采用氦氖激光作为指示光。
优选的，所述激光驱动器还包括有泵浦元件，所述泵浦元件包括Nd:YAG晶体棒和将Nd:YAG晶体棒包裹在内的冷却管，所述冷却管的外部套设有反射体，所述反射体上间隔均匀设有通孔，所述激光驱动器的半导体激光器通过准直镜穿过反射体上的通孔射入Nd:YAG晶体棒。
优选的，设谐振腔中基模高斯光束往返一周的损耗为δ，晶体长度为L，则有δ=L/cτc，其中τc为谐振腔的腔内光子平均寿命，c为谐振腔中基模高斯光束的折射率。
优选的，则有当δ/L≤σΔn时，可实现谐振腔的腔内激光振荡，其中σ 为工作物质的增益截面积，Δn 为反转粒子数，因此谐振腔内激光振荡的阈值条件为：δ=σΔn L。
优选的，若要使预定波长与非预定波长的激光有相等的起振阈值，则有翻转粒子数Δn满足：Δn=[ln(1/R)]/σL+2α/σ，其中R 为谐振腔全反镜和输出镜的反射率乘积，α 为包括晶体的吸收系数在内的无用损耗系数。
优选的，所述的Nd:YAG晶体棒为四级能系统，用1表示非预定波长激光的数值，用2来表示需要产生的波长激光的数值，则有为抑制非预定波长激光，产生所需波长激光，两者反射率的阈值条件：
ln(1/R1)= ln(1/R2) ·σ1/σ2+2L[σ1·α2/σ2-α1]；
非预定波长的两镜反射率乘积 R1必须低于阈值，所需波长的两镜反射率乘积 R2必须高于于阈值，所需波长激光才能在粒子数竞争中获胜，从而产生所需波长激光。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，由触摸控制显示屏、半导体激光器及其驱动控制电路组成。触摸控制显示器显示友好的操作控制界面，通过点击相应按钮，可以根据不同需要设定激光器的参数和工作状态，操作简单。
2、本发明提供的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，激光从光纤导出后，需经过光学接口部分，通过系统控制三个步进电机，实现快速准确地照射眼底，激光经过一组透镜，通过改变透镜的相对位置，进而改变光斑的尺寸通过调整光学接口的方向，进而控制激光在眼底的光斑位置，通过三个步进电机，实现了光斑的三维可调，大大减少了医生的工作量，操作者仅需通过计算机简单的电击，就可快速准确完成眼底激光照射手术。
3、本发明提供的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，激光入射人眼前需经过准直、聚焦、调整光斑，形成锐利的边界，激光与照明光同光路。
4、本发明提供的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，CCD可通过该光路系统采集眼底图像信息，通过变焦成像系统使激光输出与指示光一起同光路进入裂隙灯显微镜并对人眼进行治。
附图说明
图1是本发明一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置结构示意图。
图2是本发明一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置的原理示意图。
图3是本发明一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置的激光驱动器示意图。
图4是本发明一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置的谐振腔示意图。
图5是本发明一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置的泵浦元件示意图。
图中：1、工控机；2、控制接口电路；3、显示屏；4、直流稳压电源；5、激光驱动器；6、光纤耦合器；7、眼睛；8、光学接口；9、裂隙灯显微镜；10、CCD传感器；51、固定座；52、谐振腔；53、支撑杆；54、谐振腔镜521、反射镜；522、Nd:YAG晶体棒；523、隔离镜；524、KTP倍频晶体；525、输出镜；526、光纤耦合镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1，一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，包括工控机1和连接工控机1的控制接口电路2，所述控制接口电路2以单片机为处理器通过RS232总线与工控机1通信连接，所述控制接口电路2连接至直流稳压电源4，所述直流稳压电源4还为激光驱动器5提供电能，所述直流稳压电源4还连接有显示屏3，所述单片机以ADμC848为核心处理器，通过异步串行接口与触摸屏通讯，接收工控机的控制信息并发送显示命令，协调自动功率控制电路和自动温度控制电路，并检测激光驱动器的工作电流、工作电压和控制电压，防止激光驱动器5损坏。
所述控制接口电路2通过激光驱动器5连接有光纤耦合器6，所述光纤耦合器6将激光驱动器5发出的不同波长的激光组合在一起并经同一根光纤传导至患者的眼睛7，激光驱动器5既可以选择单一通道的红（650nm）、黄（561nm）、绿（532nm）输出激光，也可以双通道或多通道组合输出，输出的三种波长的激光通过光纤耦合技术通过同一根光纤传导，激光经透镜反射，在不影响裂隙灯视野的情况下，反射至裂隙灯显微镜9光源下方，与裂隙灯显微镜9光源同光路至病人眼底。
结合图2，激光从光纤导出后，经过光学接口8通过工控机1控制三个步进电机，实现快速准确地照射眼底，激光经过一组透镜，通过改变透镜的相对位置，进而改变光斑的尺寸通过调整光学接口8的水平和竖直方向，进而控制激光在眼底的光斑位置，通过三个步进电机，实现了光斑的三维可调，大大减少了医生的工作量，操作者仅需通过工控机1简单的操作，就可快速准确完成眼底激光照射手术。
所述光纤耦合器6经光学接口8与裂隙灯显微镜9连接，所述光学接口8具有与裂隙灯显微镜9适配的光学适配器，所述的光学适配器通过CCD传感器10采集患者的眼睛7图像信息，所述控制接口电路2通过变焦激光驱动器5使激光输出与指示灯一起同光路进入裂隙灯显微镜9并对患者的眼睛7进行治疗。
实施例2
结合图3和图4，所述激光驱动器5包括固定座51和设于固定座51内的谐振腔52，所述固定座51内设有三个沿固定座51长度方向设置的支撑杆53，所述固定座51的两端分别设有两个谐振腔镜54，所述谐振腔52设于两个谐振腔镜54之间，所述固定座51为两个固定板相互垂直形成的直角底座，所述三个支撑杆分别固定在固定座的直角边和固定板相对于直角边的另一侧，维持谐振腔52的机械稳定，保持较强的激光输出。
所述谐振腔52包括依次轴心重合设置的反射镜521、Nd:YAG晶体棒522、隔离镜523、KTP倍频晶体524、输出镜525和光纤耦合镜526，所述反射镜521经固定座51内一端的谐振腔镜54连接至控制接口电路2，所述光纤耦合镜526经固定座51内另一端的谐振腔镜54连接至光纤耦合器6。
对反射镜镀对所需波长的全反膜，减小腔内对波长振荡的损耗并降低起振阈值，对输出镜镀对所需波长的部分透过膜，光纤耦合静镀对所需波长的全透膜，将输出的波长激光聚焦到光纤端面上，光纤端面由光纤耦合器固定，KTP倍频晶体处于输出镜以内，在腔内实现所需波长激光的倍频激光，隔离镜用于隔离倍频激，避免照到工作物质，所有光学部件处于同一直线上，使谐振腔的损耗保持最低。
实施例3
所述激光驱动器还包括有泵浦元件，所述泵浦元件包括Nd:YAG晶体棒和将Nd:YAG晶体棒包裹在内的冷却管，所述冷却管的外部套设有反射体，所述反射体上间隔均匀设有通孔，所述激光驱动器的半导体激光器通过准直镜穿过反射体上的通孔射入Nd:YAG晶体棒，三只半导体激光器沿Nd:YAG 晶体棒圆周均匀排列对其进行泵浦，使工作物质表面部分的光强分布更平整，而且中心部分集中更多的泵浦能量，得到更大功率的激光输出。
设谐振腔中基模高斯光束往返一周的损耗为δ，晶体长度为L，则有δ=L/cτc，其中τc为谐振腔的腔内光子平均寿命，c为谐振腔中基模高斯光束的折射率。
则有当δ/L≤σΔn时，可实现谐振腔的腔内激光振荡，其中σ 为工作物质的增益截面积，Δn 为反转粒子数，因此谐振腔内激光振荡的阈值条件为：δ=σΔn L。
若要使预定波长与非预定波长的激光有相等的起振阈值，则有翻转粒子数Δn满足：Δn=[ln(1/R)]/σL+2α/σ，其中R 为谐振腔全反镜和输出镜的反射率乘积，α 为包括晶体的吸收系数在内的无用损耗系数。
所述的Nd:YAG晶体棒为四级能系统，用1表示非预定波长激光的数值，用2来表示需要产生的波长激光的数值，则有为抑制非预定波长激光，产生所需波长激光，两者反射率的阈值条件：
ln(1/R1)= ln(1/R2) ·σ1/σ2+2L[σ1·α2/σ2-α1]；
非预定波长的两镜反射率乘积 R1必须低于阈值，所需波长的两镜反射率乘积 R2必须高于阈值，所需波长激光才能在粒子数竞争中获胜，从而产生所需波长激光。
为了实现预定波长的激光振荡输出必须采取措施使预定波长的激光的起振阈值在各个竞争的波长里是最低的，这样才能在谐振腔中抑制其它波长的振荡形成，让所期望得到的波长激光获得粒子数竞争的优势，实现激光振荡，对于不同预定波长的激光器，对谐振腔内镜镀对应的高选择性介质膜，尽量增大非预定波长尤其是比预定波长容易起振的波长的损耗，同时尽可能降低预定波长的损耗，当选择性介质膜设计满足预定波长阈值最低时，激光器将输出预定波长的激光。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：包括工控机（1）和连接工控机（1）的控制接口电路（2），所述控制接口电路（2）通过激光驱动器（5）连接有光纤耦合器（6），所述光纤耦合器（6）将激光驱动器（5）发出的不同波长的激光组合在一起并经同一根光纤传导至患者的眼睛（7），所述激光驱动器（5）发出的激光经透镜反射至裂隙灯显微镜（9）的光源的下方，且与裂隙灯显微镜（9）的光源同光路至患者的眼睛（7）的眼底；
单片机以ADμC848为核心处理器，通过异步串行接口与触摸屏通讯，接收工控机的控制信息并发送显示命令，协调自动功率控制电路和自动温度控制电路，并检测激光驱动器的工作电流、工作电压和控制电压，防止激光驱动器损坏；所述激光通路包括红、黄、绿和指示灯四个通道，所述激光驱动器通过激光通路的单一通道输出激光，也可双通道或多通道组合输出，所述指示灯采用氦氖激光作为指示光所述激光驱动器还包括有泵浦元件，所述泵浦元件包括Nd:YAG晶体棒和将Nd:YAG晶体棒包裹在内的冷却管，所述冷却管的外部套设有反射体，所述反射体上间隔均匀设有通孔，所述激光驱动器的半导体激光器通过准直镜穿过反射体上的通孔射入Nd:YAG晶体棒；
设谐振腔中基模高斯光束往返一周的损耗为δ，晶体长度为L，则有δ=L/cτc，其中τc为谐振腔的腔内光子平均寿命，c为谐振腔中基模高斯光束的折射率；当δ/L≤σΔn时，可实现谐振腔的腔内激光振荡，其中σ为工作物质的增益截面积，Δn 为反转粒子数，因此谐振腔内激光振荡的阈值条件为：δ=σΔn L。
2.根据权利要求1所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述激光驱动器（5）包括固定座（51）和设于固定座（51）内的谐振腔（52），所述固定座（51）内设有三个沿固定座（51）长度方向设置的支撑杆（53），所述固定座（51）的两端分别设有两个谐振腔镜（54），所述谐振腔（52）设于两个谐振腔镜（54）之间。
3.根据权利要求2所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述谐振腔（52）包括依次轴心重合设置的反射镜（521）、Nd:YAG晶体棒（522）、隔离镜（523）、KTP倍频晶体（524）、输出镜（525）和光纤耦合镜（526），所述反射镜（521）经固定座（51）内一端的谐振腔镜（54）连接至控制接口电路（2），所述光纤耦合镜（526）经固定座（51）内另一端的谐振腔镜（54）连接至光纤耦合器（6）。
4.根据权利要求1所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述控制接口电路（2）以单片机为处理器通过RS232总线与工控机（1）通信连接，所述控制接口电路（2）连接至直流稳压电源（4），所述直流稳压电源（4）还为激光驱动器（5）提供电能，所述直流稳压电源（4）还连接有显示屏（3）。
5.根据权利要求1所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述光纤耦合器（6）经光学接口（8）与裂隙灯显微镜（9）连接，所述光学接口（8）具有与裂隙灯显微镜（9）适配的光学适配器，所述的光学适配器通过CCD传感器（10）采集患者的眼睛（7）图像信息，所述控制接口电路（2）通过变焦激光驱动器（5）使激光输出与指示灯一起同光路进入裂隙灯显微镜（9）并对患者的眼睛（7）进行治疗。
6.根据权利要求5所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述的CCD传感器（10）连接至工控机（1），所述工控机（1）通过电源接口电路连接至直流稳压电源（4），所述工控机（1）接口连接至光学接口（8）的步进电机组。
7.根据权利要求1所述的一种年龄关联性黄斑变性的治疗装置，其特征在于：所述激光驱动器（5）通过激光通路连接至光纤耦合器（6），所述的激光驱动器（5）发出的激光经激光通路光纤导出后连接至光学接口（8），所述工控机（1）通过控制步进电机组实现激光照射患者的眼睛（7）的眼底。
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