CN114209425A - 一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法，其包括：导管，所述导管的底部设有开口，所述开口用于定位于癌细胞或肿瘤区域，所述导管还设有与所述开口对应的光学窗口；第一激光器，所述第一激光器正对所述光学窗口，所述第一激光器用于发出第一激光束，使所述第一激光束透过所述光学窗口照射至所述开口；以及真空吸取装置，所述真空吸取装置设置于所述导管远离所述开口的一端，所述真空吸取装置用于使所述开口处产生负压。本发明涉及一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法，不易造成正常组织和细胞的死亡，同时可以对开口处的气相去除物进行导流，使气相去除物顺着导管流出，有效避免了气体流动造成癌细胞转移至其他部位。
Description
技术领域
本发明涉及癌细胞和肿瘤治疗技术领域，特别涉及一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法。
背景技术
目前，癌症和肿瘤是全球第二大死亡原因，全球有六分之一的死亡是由癌症造成的，在2020年就导致了近1000万人死亡，是长期困扰人类的疾病。
相关技术中，癌症和肿瘤的治疗方法一般包括手术治疗、化学治疗、放射性治疗、靶向治疗、免疫疗法、激光治疗等。目前，手术和激光能快速对癌细胞和肿瘤进行去除，但是手术中力的作用容易使得癌细胞通过血液转移至其他部位，且高功率密度激光照射容易由于烧蚀气体流动造成癌细胞转移至其他部位。而放射性治疗存在耗时，容易造成正常组织和细胞的死亡。靶向治疗和免疫疗法等方式存在个体差异大，不确定因素多等问题。
因此，有必要设计一种新的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明实施例提供一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法，以解决相关技术中癌细胞易转移至其他部位、放射性治疗耗时长且易造成正常组织和细胞的死亡、靶向治疗和免疫疗法等方式存在个体差异大、不确定因素多的问题。
第一方面，提供了一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其包括：导管，所述导管的底部设有开口，所述开口用于定位于癌细胞或肿瘤区域，所述导管还设有与所述开口对应的光学窗口；第一激光器，所述第一激光器正对所述光学窗口，所述第一激光器用于发出第一激光束，使所述第一激光束透过所述光学窗口照射至所述开口；以及真空吸取装置，所述真空吸取装置设置于所述导管远离所述开口的一端，所述真空吸取装置用于使所述开口处产生负压。
一些实施例中，所述导管内设有气烟检测器，所述气烟检测器用于检测所述导管内的气相去除物的浓度；所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，所述控制器与所述气烟检测器连接，且所述控制器与所述真空吸取装置连接，所述控制器用于根据所述导管内的气相去除物的浓度，控制所述真空吸取装置产生的负压强度。
一些实施例中，所述光学窗口处设有探测器，所述探测器用于监控所述光学窗口的透光度；所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，所述控制器与所述探测器连接，且所述控制器连接第二激光器，所述控制器用于当所述光学窗口的透光度低于预设值时，控制所述第二激光器对所述光学窗口进行清洗。
一些实施例中，所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括驱动装置，所述驱动装置与所述导管连接，所述驱动装置可驱动所述导管沿预设轨迹移动。
第二方面，提供了一种使用上述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置的治疗方法，其包括以下步骤：将导管定位至癌细胞或者肿瘤所处的区域，使所述导管的开口对准癌细胞或者肿瘤；控制第一激光器发出第一激光束，使所述第一激光束透过光学窗口照射至所述开口处的癌细胞或者肿瘤上；控制所述开口处产生负压，使所述开口处产生的气相去除物顺着所述导管流出。
一些实施例中，所述第一激光器为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器或者自由电子激光器，所述第一激光器的峰值功率密度大于1W/cm2；所述第一激光器照射方式为单点照射或者是由振镜控制的扫描照射。
一些实施例中，所述控制所述开口处产生负压，使所述开口处产生的气相去除物顺着所述导管流出，包括：控制设置于所述导管远离所述开口的一端的真空吸取装置，使所述开口处产生低于所述导管的外部1Pa以上的负压。
一些实施例中，所述控制所述开口处产生负压，使所述开口处产生的气相去除物顺着所述导管流出之后，还包括：监控所述光学窗口的透光度，当所述光学窗口的透光度低于预设值时，控制第二激光器对所述光学窗口进行清洗。
一些实施例中，所述第二激光器为纳秒激光器、皮秒激光器或者飞秒激光器，所述第二激光器的脉宽小于1微秒。
一些实施例中，所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括驱动装置，所述控制所述开口处产生负压，使所述开口处产生的气相去除物顺着所述导管流出之后，还包括：控制所述驱动装置驱动所述导管沿预设轨迹移动至下一癌细胞或者肿瘤处。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及方法，由于采用了激光照射至开口处，可以实现精准、高效率对癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除，不易造成正常组织和细胞的死亡，同时通过在开口处内产生负压，可以对开口处的气相去除物进行导流，使气相去除物顺着导管流出，有效避免了气体流动造成癌细胞转移至其他部位，因此，可以实现癌细胞或者肿瘤的精准高效治疗。
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激光治疗癌细胞和肿瘤的装置的结构示意图；
图2为对照组治疗过程中高速相机照片；
图3为本发明实施例提供的治疗过程中高速相机照片；
图4为对照组细胞扩散光学显微镜照片；
图5为本发明实施例提供的细胞扩散光学显微镜照片。
图中：
1、导管；11、开口；2、光学窗口；3、气烟检测器；4、第一激光器；5、气相去除物；6、负压；7、沉积物；8、探测器；9、第二激光器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
本发明实施例提供了一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置及治疗方法，其能解决相关技术中癌细胞易转移至其他部位、放射性治疗耗时长且易造成正常组织和细胞的死亡、靶向治疗和免疫疗法等方式存在个体差异大、不确定因素多的问题。
参见图1所示，为本发明实施例提供的一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其可以包括：导管1，所述导管1的底部设有开口11，其中，所述导管1内具有中空的腔体，开口11贯穿导管1的壁厚，且开口11与导管1内部的腔体连通，其中，开口11可以为圆形、方形或者根据具体情况设置为其他形状；所述开口11用于定位于癌细胞或肿瘤区域，也就是说，当需要对某个癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除时，可以将开口11对准癌细胞或者肿瘤区域；所述导管1还设有与所述开口11对应的光学窗口2，其中，光学窗口2优选设置于开口11的正上方；第一激光器4，所述第一激光器4优选正对所述光学窗口2，所述第一激光器4用于发出第一激光束，使所述第一激光束透过所述光学窗口2照射至所述开口11，当所述第一激光器4发出第一激光束时，第一激光束可以垂直照射至光学窗口2，并穿过光学窗口2正对着开口11照射至癌细胞或者肿瘤上，使第一激光束作用于癌细胞或者肿瘤，对癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除，在对癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除的过程中，同时会产生气相去除物5；以及真空吸取装置，所述真空吸取装置可以设置于所述导管1远离所述开口11的一端，所述真空吸取装置与所述腔体连通，且真空吸取装置用于使所述开口11处产生负压6，该负压6驱动所述开口11处的气相去除物5顺着导管1向靠近真空吸取装置的方向移动，从而实现对气相去除物5的引导传输。
优选的，所述真空吸取装置可以使得所述开口11处产生低于导管1外部1Pa以上的负压6，以便驱动气相去除物5朝向远离开口11的方向流动。
本发明实施例中，由于设置了第一激光器4，第一激光器4可以发出第一激光束，使第一激光束照射至开口11处的癌细胞或者肿瘤上，以采用激光的方式对癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除，不需要采用放射性治疗、靶向治疗或者免疫疗法等方式，避免了对正常组织和细胞的损害，且不会存在个体差异大、不确定因素多的问题；采用激光的方式可以实现精准、高效率对癌细胞或者肿瘤进行灭活或者去除，同时通过设置真空吸取装置，可以使得开口11处产生负压6，对开口11处的气相去除物5进行导流，使气相去除物5顺着导管1流出，有效避免了气体流动造成癌细胞转移至其他部位，且采用激光的方式，作用力较小，不易使得癌细胞通过血液转移至其他部位，因此，可以实现癌细胞或者肿瘤的精准高效治疗。
参见图1所示，在一些实施例中，所述导管1内可以设有气烟检测器3，其中，所述气烟检测器3可以贴附于导管1的内壁上，所述气烟检测器3用于实时检测所述导管1内的气相去除物5的浓度，并可以将检测到的气相去除物5的浓度值反馈至计算机；所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，其中，控制器可以为计算机，或者是设置于计算机内部的一个部件，所述控制器可以与所述气烟检测器3连接，使得控制器能够接收气相去除物5的浓度信号，且所述控制器还可以与所述真空吸取装置连接，所述控制器用于根据所述导管1内的气相去除物5的浓度，控制所述真空吸取装置产生的负压6强度，当气相去除物5的浓度较低时，控制器可以控制导管1内产生较小的负压6强度，当气相去除物5的浓度较高时，控制器可以控制导管1内产生相对较大的负压6强度，实现对负压6强度的实时控制。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述光学窗口2处可以设有探测器8，所述探测器8可以为光学探测器8或者红外探测器8，所述探测器8用于实时监控所述光学窗口2的透光度，由于部分气相去除物5会沉积在光学窗口2上形成沉积物7，通过设置探测器8，可以实时监测光学窗口2上沉积物7的多少，当光学窗口2上的沉积物7较多时，光学窗口2的透光度将会降低；所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，所述控制器可以与所述探测器8连接，使得控制器能够接收到光学窗口2的透光度的信号，且所述控制器连接第二激光器9，所述控制器用于当所述光学窗口2的透光度低于预设值时，控制所述第二激光器9对所述光学窗口2进行清洗，也就是说，当控制器判断出光学窗口2的透光度低于预设的透光度值时，说明光学窗口2上的沉积物7较多，需要对光学窗口2进行清理，此时可以控制第二激光器9对光学窗口2进行清理，其中第二激光器9为脉冲激光器，且所述第二激光器9可以为纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器，第二激光器9的脉宽小于1微秒；本实施例中，第二激光器9优选为掺铥激光器、Ho:YAG激光器、CO2激光器或Nd-YAG激光器，脉宽约为10纳秒，能量小于10焦耳，作用面积小于10cm2；本实施例中通过设置探测器8和第二激光器9，能够对光学窗口2进行实时清洗，实现激光治疗的连续进行，显著提高癌细胞或肿瘤的治疗效率。
参见图1所示，在一些实施例中，所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还可以包括驱动装置，所述驱动装置可以与所述导管1直接或者间接连接，所述驱动装置可驱动所述导管1沿预设轨迹移动，其中，驱动装置可以是手持式的，也可以是由计算机智能控制的，通过设置驱动装置，能够保证导管1在待治疗样品表面进行精准的移动，实现一定范围区域的癌细胞或者肿瘤的去除。本实施例中，驱动装置优选采用计算机智能控制，智能控制方法为图像智能识别及计算机轨迹优化驱动的运动控制。
进一步，所述第一激光器4为高功率密度激光器，具体可以为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器或者自由电子激光器，所述第一激光器4的峰值功率密度大于1W/cm2；所述第一激光器4照射方式为单点照射或者是由振镜控制的扫描照射。本实施例中，第一激光器4优选为掺铥激光器、Ho:YAG激光器、Nd-YAG激光器或CO2激光器发出激光或其倍频，将频率翻倍或多倍，用该类激光以产生强的冲击力用于清洗。
图2所示为无负压6作用下，对照组激光高速治疗癌细胞或肿瘤的实时图像，图3为采用本实施例提供的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置对癌细胞或肿瘤进行治疗时，在负压6作用下激光高速治疗癌细胞和肿瘤的实时图像。从图2和图3的对比中可以看出，图3中的气相去除物5被快速引流到右侧区域。
图4为未采用本申请的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置时，对照组在高强度激光作用下，正上方细胞和组织溅射在透明玻璃上的光学显微镜照片。图5为采用本实施例提供的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置对癌细胞或肿瘤进行治疗时，在高强度激光作用下，正上方细胞和组织溅射在透明玻璃上的光学显微镜照片。可以看出，对照组细胞和组织溅射明显，造成较大程度癌细胞扩散，而本实施例对这一扩散现象进行了很好控制。
本发明实施例还提供了一种使用上述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置的治疗方法，其中，激光治疗癌细胞和肿瘤的装置可以采用上述任一实施例中提供的技术方案，在此不再赘述，所述治疗方法可以包括以下步骤：
步骤1：将导管1定位至癌细胞或者肿瘤所处的区域，使所述导管1的开口11对准癌细胞或者肿瘤。其中，可以通过光学定位、超声定位或者CT定位的方式定位癌细胞或者肿瘤所处的区域，并将导管1移动至该区域，使得开口11对准癌细胞或者肿瘤。
步骤2：控制第一激光器4发出第一激光束，使所述第一激光束透过光学窗口2照射至所述开口11处的癌细胞或者肿瘤上。其中，第一激光器4为高功率密度激光器，通过高强度激光照射癌细胞或者肿瘤，高效率对癌细胞和肿瘤进行灭活或去除。
步骤3：控制所述开口11处产生负压6，使所述开口11处产生的气相去除物5顺着所述导管1流出。也即启动真空吸取装置，使开口11处产生负压6，通过导管1内的负压6对气相去除物5进行引导传输。
进一步，所述第一激光器4可以为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器或者自由电子激光器，所述第一激光器4的峰值功率密度大于1W/cm2，使第一激光器4产生高功率密度的激光，所述第一激光器4照射方式为单点照射或者是由振镜控制的扫描照射。本实施例中，第一激光器4优选为掺铥激光器、Ho:YAG激光器、Nd-YAG激光器或CO2激光器。
在一些实施例中，所述控制所述开口11处产生负压6，使所述开口11处产生的气相去除物5顺着所述导管1流出，可以包括：控制设置于所述导管1远离所述开口11的一端的真空吸取装置，使所述开口11处产生低于所述导管1的外部1Pa以上的负压6，以便驱动气相去除物5朝向远离开口11的方向流动。
进一步，所述控制所述开口11处产生负压6，使所述开口11处产生的气相去除物5顺着所述导管1流出之后，还可以包括：监控所述光学窗口2的透光度，当所述光学窗口2的透光度低于预设值时，控制第二激光器9对所述光学窗口2进行清洗。具体的，光学窗口2处设有探测器8，所述探测器8可以实时监控所述光学窗口2的透光度，并将透光度的信号发送至控制器，控制器可以根据透光度来控制第二激光器9，使第二激光器9对光学窗口2进行清洗，当控制器判断出光学窗口2的透光度低于预设的透光度值时，说明光学窗口2上的沉积物7较多，需要对光学窗口2进行清理，此时可以控制第二激光器9对光学窗口2进行清理。
优选的，所述第二激光器9可以为纳秒激光器、皮秒激光器或者飞秒激光器，所述第二激光器9的脉宽小于1微秒。
在一些可选的实施例中，所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括驱动装置，所述控制所述开口11处产生负压6，使所述开口11处产生的气相去除物5顺着所述导管1流出之后，还可以包括：控制所述驱动装置驱动所述导管1沿预设轨迹移动至下一癌细胞或者肿瘤处。驱动装置可以是手持式的，也可以是由计算机智能控制的，通过设置驱动装置，能够保证导管1在待治疗样品表面进行精准的移动，实现一定范围区域的癌细胞或者肿瘤的去除。
本治疗方法能够显著提高癌细胞和肿瘤的治疗效率，同时有效避免癌细胞去除物对周围环境或组织的扩散污染，实现癌细胞和肿瘤的精准高效治疗。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其特征在于，其包括：
导管(1)，所述导管(1)的底部设有开口(11)，所述开口(11)用于定位于癌细胞或肿瘤区域，所述导管(1)还设有与所述开口(11)对应的光学窗口(2)；
第一激光器(4)，所述第一激光器(4)正对所述光学窗口(2)，所述第一激光器(4)用于发出第一激光束，使所述第一激光束透过所述光学窗口(2)照射至所述开口(11)；
以及真空吸取装置，所述真空吸取装置设置于所述导管(1)远离所述开口(11)的一端，所述真空吸取装置用于使所述开口(11)处产生负压(6)。
2.如权利要求1所述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其特征在于：
所述导管(1)内设有气烟检测器(3)，所述气烟检测器(3)用于检测所述导管(1)内的气相去除物(5)的浓度；
所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，所述控制器与所述气烟检测器(3)连接，且所述控制器与所述真空吸取装置连接，所述控制器用于根据所述导管(1)内的气相去除物(5)的浓度，控制所述真空吸取装置产生的负压(6)强度。
3.如权利要求1所述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其特征在于：
所述光学窗口(2)处设有探测器(8)，所述探测器(8)用于监控所述光学窗口(2)的透光度；
所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括控制器，所述控制器与所述探测器(8)连接，且所述控制器连接第二激光器(9)，所述控制器用于当所述光学窗口(2)的透光度低于预设值时，控制所述第二激光器(9)对所述光学窗口(2)进行清洗。
4.如权利要求1所述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置，其特征在于：
所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括驱动装置，所述驱动装置与所述导管(1)连接，所述驱动装置可驱动所述导管(1)沿预设轨迹移动。
5.一种使用如权利要求1所述的激光治疗癌细胞和肿瘤的装置的治疗方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将导管(1)定位至癌细胞或者肿瘤所处的区域，使所述导管(1)的开口(11)对准癌细胞或者肿瘤；
控制第一激光器(4)发出第一激光束，使所述第一激光束透过光学窗口(2)照射至所述开口(11)处的癌细胞或者肿瘤上；
控制所述开口(11)处产生负压(6)，使所述开口(11)处产生的气相去除物(5)顺着所述导管(1)流出。
6.如权利要求5所述的治疗方法，其特征在于：
所述第一激光器(4)为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器或者自由电子激光器，所述第一激光器(4)的峰值功率密度大于1W/cm2；
所述第一激光器(4)照射方式为单点照射或者是由振镜控制的扫描照射。
7.如权利要求5所述的治疗方法，其特征在于，所述控制所述开口(11)处产生负压(6)，使所述开口(11)处产生的气相去除物(5)顺着所述导管(1)流出，包括：
控制设置于所述导管(1)远离所述开口(11)的一端的真空吸取装置，使所述开口(11)处产生低于所述导管(1)的外部1Pa以上的负压(6)。
8.如权利要求5所述的治疗方法，其特征在于，所述控制所述开口(11)处产生负压(6)，使所述开口(11)处产生的气相去除物(5)顺着所述导管(1)流出之后，还包括：
监控所述光学窗口(2)的透光度，当所述光学窗口(2)的透光度低于预设值时，控制第二激光器(9)对所述光学窗口(2)进行清洗。
9.如权利要求8所述的治疗方法，其特征在于：
所述第二激光器(9)为纳秒激光器、皮秒激光器或者飞秒激光器，所述第二激光器(9)的脉宽小于1微秒。
10.如权利要求5所述的治疗方法，其特征在于，所述激光治疗癌细胞和肿瘤的装置还包括驱动装置，所述控制所述开口(11)处产生负压(6)，使所述开口(11)处产生的气相去除物(5)顺着所述导管(1)流出之后，还包括：
控制所述驱动装置驱动所述导管(1)沿预设轨迹移动至下一癌细胞或者肿瘤处。
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