CN117137620A - 一种多模态激光装置及查打一体的激光消融系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模态激光装置及查打一体的激光消融系统。多模态激光装置包括消融激光输出模块和成像激光输出模块；消融激光输出模块用于输出第一波长、第一功率的消融激光光束；成像激光输出模块用于输出成像激光光束，激光消融系统根据成像激光光束与目标病灶的相互作用实现目标组织的成像。本发明实施例的技术方案，采用全新波段的激光，较传统波长的激光拥有高达数百倍的水分子吸收效能，使得目标病灶可以快速完成组织细胞及组织液脱水塌陷，同时只有超低功率能量，完全避免消融灶碳化；同时能够输出病理活检诊断的成像光路信号，可以完成双模态合一，支持同步消融激光和病理活检超深度和/或高分辨率诊断，实现查打一体目标。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种多模态激光装置及查打一体的激光消融系统。
背景技术
激光间质热疗(Laser Interstitial Thermal Therapy，LITT)是一种磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)引导下的经皮微创手术，神经外科医生可以清晰地识别癫痫病灶或肿瘤与周围健康脑组织的位置关系，进而制定精确的手术路径。手术过程首先需要在患部头皮上切一个约2mm～4mm宽的小切口，之后在其中插入激光光纤探头，最后将探头引导到病灶目标所在的位置，利用脉冲激光消融或烧掉肿瘤及病变组织即可。
传统LITT通常采用12W 1064nm掺钕钇铝石榴石或15W 980nm二极管等类型的高功率单一激光器来提供激光激发源，这使得只能承担单一的打(即消融)的能力，无法指导医生依据实时病理精确做出消融判断，容易导致严重出血及损坏健康新发神经引起并发症，且无法保证消融完全，难以最大程度地避免病灶复发；并且高功率的消融激发源通过高温使蛋白质变性的消融机制，导致目标病灶消融时，出现无法避免的消融灶碳化，影响手术成功和患者复健。
发明内容
本发明提供了一种多模态激光装置及查打一体的激光消融系统，该多模态激光装置采用全新波段的激光，较传统波长的激光拥有高达数百倍的水分子吸收效能，使得目标病灶可以快速完成组织细胞及组织液脱水塌陷，同时只有超低功率能量，完全避免消融灶碳化；同时能够输出病理活检诊断的成像光路信号，可以完成双模态合一，同时支持同步消融激光和病理活检超深度诊断和/或高分辨率诊断，从而实现查打一体目标。
根据本发明的一方面，提供了一种多模态激光装置，用于查打一体的激光消融系统，所述多模态激光装置包括消融激光输出模块和成像激光输出模块；
所述消融激光输出模块用于输出第一波长、第一功率的消融激光光束，所述消融激光光束传输至目标病灶时使组织细胞及组织液脱水塌陷；
所述成像激光输出模块用于输出成像激光光束，所述成像激光光束传输至所述目标病灶，所述激光消融系统根据所述成像激光光束与目标组织的相互作用实现所述目标病灶的成像。
可选的，所述第一波长的范围为1443nm～1453nm，所述第一功率的范围为345mW～450mW。
可选的，所述第一波长为1448nm，所述第一功率为350mW或380mW。
可选的，所述消融激光输出模块包括泵浦控制单元和泵浦激光激发单元；
所述泵浦控制单元包括冷却控制器、激光二极管控制器和激光电流源控制器，所述泵浦激光激发单元包括冷却传感器、激光二极管芯片、泵浦耦合器、光纤布拉格光栅、保偏光纤和多模光纤；
所述激光二极管控制器用于控制所述激光二极管芯片出射所述第一波长的种子激光，所述激光电流源控制器用于驱动所述泵浦耦合器将所述种子激光放大至所述第一功率，所述冷却控制器用于控制所述冷却传感器，使所述激光二极管芯片和所述泵浦耦合器的温度处于预设范围内，所述泵浦耦合器输出的光束依次经过所述光纤布拉格光栅、所述保偏光纤和所述多模光纤后输出。
可选的，所述成像激光输出模块包括第一成像激光输出子模块和/或第二成像激光输出子模块；
所述第一成像激光输出子模块输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束；
所述第二成像激光输出子模块输出中心波长为第三波长、第三功率、扫频的第二成像激光光束。
可选的，所述第二波长的范围为820nm～845nm，所述第二功率的范围为6mW～15mW，所述第一光谱宽度大于或等于150nm；
所述第三波长为1300nm或1060nm，所述第三功率的范围为12mW～35mW。
可选的，所述第二波长为840nm，所述第二功率为10mW，所述第一光谱宽度为160nm，所述第三功率为25mW。
可选的，所述第一成像激光输出子模块包括总控电路板、多级激光二极管驱动单元、多级激光二极管芯片、耦合单元和第一单模光纤，所述多级激光二极管芯片包括多个不同输出波段的激光二极管芯片，每一激光二极管驱动单元对应驱动一个所述激光二极管芯片；
所述总控电路板用于控制所述多级激光二极管驱动单元驱动对应的激光二极管芯片出射激光，所述耦合单元用于将多个所述激光二极管芯片出射的激光耦合至所述第一单模光纤输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束。
可选的，所述多级激光二极管驱动单元包括多级激光二极管驱动板和多级热电冷却控制板，所述多级激光二极管芯片中的激光二极管芯片的输出光功率由对应的热电冷却控制板控制。
可选的，所述第二成像激光输出子模块包括扫频控制单元和扫频激光激发单元；所述扫频控制单元包括n模激光泵浦芯片控制器，所述扫频激光激发单元包括n模态激光泵浦芯片群、可调激光腔、助推光放大器、光纤隔离器组、光纤耦合器组和第二单模光纤；
所述n模激光泵浦芯片控制器用于激发所述n模态激光泵浦芯片群产生初始光学信号，同时所述n模激光泵浦芯片控制器控制所述可调激光腔的腔长，以调节输出预设波长的激光；所述n模激光泵浦芯片控制器还用于控制所述助推光放大器对预设波长的所述激光进行放大，并依次传输给所述光纤隔离器组、所述光纤耦合器组并耦合为连续的n模不同时钟标记、n种不同波长的扫频信号经过所述第二单模光纤输出；
其中，n为大于100的整数。
可选的，所述第二成像激光输出子模块还包括14位深超带宽高速数字仪，所述扫频控制单元通过射频同轴SMA触发线缆与所述14位深超带宽高速数字仪连接；
所述扫频控制单元还包括光纤检测网络控制器、信号发生电路、光电二极管匹配组件群、跨组放大器和运算放大器群；
所述扫频激光激发单元还包括马赫曾德尔干涉仪和光纤布拉格光栅组群。
可选的，所述可调激光腔为微机电可调谐垂直腔面激光器腔，所述微机电可调谐垂直腔面激光器腔的单向扫描工作周期Duty Cycle>60％；
所述马赫曾德尔干涉仪的马赫曾德尔延迟MZI delay≥44mm；
所述信号发生电路激发所述马赫曾德尔干涉仪后生成的电子信号的k-空间时钟最大频率k-clock max frequency≥500MHz。
可选的，所述消融激光输出模块与所述第一成像激光输出子模块集成于同一模块内，和/或所述消融激光输出模块与所述第二成像激光输出子模块集成于同一模块内。
根据本发明的另一方面，提供了一种查打一体的激光消融系统，包括上述的多模态激光装置。
本发明实施例的技术方案，通过消融激光输出模块输出第一波长、第一功率的消融激光光束，其中第一波长可以为区别于传统1064nm或980nm的全新1448nm波段，较传统波长的激光拥有高达数百倍的水分子吸收效能，消融激光光束传输至目标病灶时使组织细胞及组织液脱水塌陷；而且第一功率(例如380mW)远小于传统十瓦级别(12W～15W)的功率，完全消融灶碳化；通过成像激光输出模块输出成像激光光束，成像激光光束传输至目标病灶，激光消融系统根据成像激光光束与目标组织的相互作用实现目标病灶的病理活检诊断成像，实现准确的查打一体目标。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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多模态激光装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种多模态激光装置的结构示意图；
图3～图5分别为本发明实施例提供的又一种多模态激光装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种第一成像激光输出子模块的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种第二成像激光输出子模块的结构示意图。
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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种多模态激光装置的结构示意图。该多模态激光装置可以用于查打一体的激光消融系统，其中查打一体指的是在介入人体内状态下实现病理活检诊断，且实时对诊断结果发出消融激光进行目标病灶消融治疗，诊断激光亦可实时同步评价消融病灶病理变化，即成像诊断(查)和消融治疗(打)同时进行。参考图1，该多模态激光装置1包括消融激光输出模块10和成像激光输出模块20；消融激光输出模块10用于输出第一波长、第一功率的消融激光光束，消融激光光束传输至目标病灶时使组织细胞及组织液脱水塌陷；成像激光输出模块20用于输出成像激光光束，成像激光光束传输至目标病灶，激光消融系统根据成像激光光束与目标组织的相互作用实现目标病灶的成像。
其中，本实施例提供的多模态激光装置可以同时输出用于成像诊断和消融的激光光束，以用于查打一体的激光消融系统。具体实施时，可选的，第一波长的范围为1443nm～1453nm，第一功率的范围为345mW～450mW。进一步的，第一波长为1448nm，第一功率为350mW或380mW。1448nm附近波段的激光相较于传统的1064nm或980nm波段来说，水分子对1448nm的光吸收性更强，因此可以用350mW或380mW的超低功率实现目标组织消融，同时避免目标组织碳化。成像激光输出模块输出的成像激光光束可以根据光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography，OCT)实现高精度生物活检并成像，相对于MRI的mm级别分辨率，OCT的分辨率可以达到μm级别，有利于提高激光消融术的安全性。
本发明实施例的技术方案，通过消融激光输出模块输出第一波长、第一功率的消融激光光束，其中第一波长可以为区别于传统1064nm或980nm的全新1448nm波段，较传统波长的激光拥有高达数百倍的水分子吸收效能，消融激光光束传输至目标病灶时使组织细胞及组织液脱水塌陷；而且第一功率(例如380mW)远小于传统十瓦级别(12W～15W)功率，完全避免消融灶碳化；通过成像激光输出模块输出成像激光光束，成像激光光束传输至目标病灶，激光消融系统根据成像激光光束与目标组织的相互作用实现目标病灶的病理活检诊断成像，实现准确的查打一体目标。
图2为本发明实施例提供的另一种多模态激光装置的结构示意图。参考图2，可选的，消融激光输出模块10包括泵浦控制单元11和泵浦激光激发单元12；泵浦控制单元11包括冷却控制器111、激光二极管控制器112和激光电流源控制器113，泵浦激光激发单元12包括冷却传感器121、激光二极管芯片122、泵浦耦合器123、光纤布拉格光栅124、保偏光纤125和多模光纤126；激光二极管控制器112用于控制激光二极管芯片122出射第一波长的种子激光，激光电流源控制器113用于驱动泵浦耦合器123将种子激光放大至第一功率，冷却控制器111用于控制冷却传感器121，使激光二极管芯片122和泵浦耦合器123的温度处于预设范围内，泵浦耦合器123输出的光束依次经过光纤布拉格光栅124、保偏光纤125和多模光纤126后输出。
其中，具体实施时，激光二极管芯片122可以为1448nm的二极管激发芯片，泵浦耦合器123可以为350mW或380mW的蝶形封装泵浦耦合器，冷却传感器121可以为热敏电阻热电冷却器传感器，冷却控制器111可以为电压测量热电冷却控制器，光纤布拉格光栅124的中心波长可以为1448nm，多模光纤126可以为长波阶跃折射率多模光纤。
消融激光输出模块10的工作过程为：激光二极管控制器112发出的电子信号(控制信号)作用在1448nm的激光二极管芯片122发出光学信号(种子激光)，传输给350mW或380mW的蝶形封装的泵浦耦合器123，同时冷却控制器111和激光二极管控制器112发出电子信号，作用在冷却器传感器121，使得350mW或380mW蝶形封装的泵浦耦合器123产生350mW或380mW1448nm激光信号，并传输给1448nm光纤布拉格光栅124保证光谱的高质量稳定输出给保偏光纤125，并最终产生光学信号传输到长波阶跃折射多模光纤126，该光束即消融激光光束。消融激光光束与成像激光光束进一步传输至查打一体多模激光耦合光纤滑环系统(本实施例中未示出)，然后实现查打一体应用。
可选的，成像激光输出模块包括第一成像激光输出子模块和/或第二成像激光输出子模块；第一成像激光输出子模块输出中心波长为第二波长、第一光谱宽度的第一成像激光光束；第二成像激光输出子模块输出中心波长为第三波长、扫频的第二成像激光光束。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，成像激光输出模块输出的激光光束可以包括一种光束或者两种光束，例如可以包括实现高分辨率成像的光束，也可以包括实现超深度但分辨率相对低的成像光束，还可以既包括实现高分辨率又实现超深度的两种成像光束。示例性的，图3～图5分别为本发明实施例提供的又一种多模态激光装置的结构示意图，参考图3，成像激光输出模块20包括第一成像激光输出子模块21，第一成像激光输出子模块21输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束；参考图4，成像激光输出模块20包括或第二成像激光输出子模块22，第二成像激光输出子模块22输出中心波长为第三波长、第三功率、扫频的第二成像激光光束；参考图5，成像激光输出模块20包括第一成像激光输出子模块21和第二成像激光输出子模块22；第一成像激光输出子模块21输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束；第二成像激光输出子模块22输出中心波长为第三波长、第三功率、扫频的第二成像激光光束，具体实施时可以根据实际情况设计，本发明实施例对此不作限定。
具体的，中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束为实现高分辨率成像的光束，例如实现1μm级别的高分辨成像，中心波长为第三波长、第三功率、扫频的第二成像激光光束为实现高深度成像的光束，例如实现厘米深度级别、10μm分辨率级别的成像。可选的，第二波长的范围为820nm～845nm，第二功率的范围为6mW～15mW，第一光谱宽度大于或等于150nm；第三波长为1300nm或1060nm，第三功率的范围为12mW～35mW。进一步的，第二波长为840nm，第二功率为10mW，第一光谱宽度为160nm，第三功率为25mW。
图6为本发明实施例提供的一种第一成像激光输出子模块的结构示意图。参考图6，可选的，第一成像激光输出子模块21包括总控电路板211、多级激光二极管驱动单元212、多级激光二极管芯片213、耦合单元214和第一单模光纤215，多级激光二极管芯片213包括多个不同输出波段的激光二极管芯片，每一激光二极管驱动单元对应驱动一个激光二极管芯片；总控电路板211用于控制多级激光二极管驱动单元212驱动对应的激光二极管芯片出射激光，耦合单元214用于将多个激光二极管芯片出射的激光耦合至第一单模光纤215输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束。
其中多级激光二极管驱动单元212与多级激光二极管芯片213对应，具体的激光二极管驱动单元212包括激光二极管驱动板和热电冷却控制板，多级激光二极管芯片213中的激光二极管芯片的输出光功率由对应的热电冷却控制板控制。耦合单元214包括至少一级耦合器，图6所示的实施例中以四级激光二极管驱动单元和激光二极管芯片、两级耦合器为例，其中四级激光二极管驱动单元包括激光二极管驱动板一级、热电冷却控制板一级、激光二极管驱动板二级、热电冷却控制板二级、激光二极管驱动板三级、热电冷却控制板三级、激光二极管驱动板四级和热电冷却控制板四级，四级激光二极管芯片包括760nm～800nm激光二极管芯片、800nm～840nm激光二极管芯片、840nm～880nm激光二极管芯片和880nm～920nm激光二极管芯片。两级耦合器包括100nm宽带耦合器一级、100nm宽带耦合器二级和300nm超宽带耦合器，第一单模光纤215为专业高折射率/弯曲不灵敏短波单模光纤。
第一成像激光输出子模块21的工作过程为：总控电路板211输出控制信号，760nm～800nm激光二极管芯片、800nm～840nm激光二极管芯片、840nm～880nm激光二极管芯片和880nm～920nm激光二极管芯片分别在对应的激光二极管驱动板X级(X＝1，2，3，4)、热电冷却控制板X级(X＝1，2，3，4)输出的电子信号驱动、提供电流和冷却支持下，分别产生对应的40nm宽的光谱平坦的光信号，760nm～800nm和800nm～840nm的光信号传输至100nm宽带耦合器一级产生80nm带宽、800nm中心波长的激光信号，840nm～880nm和880nm～920nm的光信号传输至100nm宽带耦合器二级产生80nm带宽、880nm中心波长的激光信号，两组激光信号传输给300nm超带宽耦合器高效耦合并产生160nm带宽、840nm中心波长的激光信号，并传输到专业高折射率/弯曲不灵敏短波第一单模光纤215，该光束即为第一成像激光光束，用于实时1μm级病理活检诊断。第一成像激光光束与消融激光光束进一步传输至查打一体多模激光耦合光纤滑环系统，形成最终的查打一体超带宽1448nm+840nm双模激光信号。
图7为本发明实施例提供的一种第二成像激光输出子模块的结构示意图。参考图7，第二成像激光输出子模块22包括扫频控制单元221和扫频激光激发单元222；扫频控制单元221包括n模激光泵浦芯片控制器2211，扫频激光激发单元222包括n模态激光泵浦芯片群2221、可调激光腔2222、助推光放大器2223、光纤隔离器组2224、光纤耦合器组2225和第二单模光纤2226；n模激光泵浦芯片控制器2211用于激发n模态激光泵浦芯片群2221产生初始光学信号，同时n模激光泵浦芯片控制器2211控制可调激光腔2222的腔长，以调节输出预设波长的激光；n模激光泵浦芯片控制器2211还用于控制助推光放大器2223对预设波长的激光进行放大，并依次传输给光纤隔离器组2224、光纤耦合器组2225并耦合为连续的n模不同时钟标记、n种不同波长的扫频信号经过第二单模光纤2226输出；其中，n为大于100的整数。
其中，扫频激光激发单元222的输出光功率由n模激光泵浦芯片控制器2211控制。第二成像激光输出子模块还包括14位深超带宽高速数字仪223，扫频控制单元221通过射频同轴SMA触发线缆与14位深超带宽高速数字仪223连接；扫频控制单元221还包括光纤检测网络控制器2212、信号发生电路2213、两个光电二极管匹配组件群2214、一个超低噪声、高速跨阻放大器2215和三个运算放大器群2216。扫频激光激发单元222还包括马赫曾德尔干涉仪2227和光纤布拉格光栅组群2228，可调激光腔2222可以为微机电可调谐垂直腔面激光器腔，第二单模光纤2226可以为专业高折射率/弯曲不灵敏短波长波兼容单模光纤。
第二成像激光输出子模块22的工作过程为：n模激光泵浦芯片控制器2211(n＞100)输出的电子信号激发大于n模态激光泵浦芯片群2221(n＞100)产生初始光学信号，另外n模激光泵浦芯片控制器2211(n＞100)输出的电子信号传输给射频同轴SMA触发线缆，继而传输给14位深超带宽超高速数字仪223，告诉计算机此时第二成像激光输出子模块22已初始化上电开启，同时n模激光泵浦芯片控制器2211输出的电子信号通过控制可调激光腔2222，对传输到可调激光腔2222的光学信号利用微电机反射镜系统改变激光器的腔长，即调节输出特定波长的光学信号。其中微机电可调谐垂直腔面激光器腔单向扫描工作周期Duty Cycle＞60％，并由n模激光泵浦芯片控制器2211输出的电子信号控制助推光放大器2223，并扩增放大此处的光学信号分别：1.传输给光纤布拉格光栅组群2228，光纤布拉格光栅组群2228经由光纤检测网络控制器2212输出的电子信号通过波长触发器，传递给SMA触发线缆对应波长电信号传递给14位深超带宽高速数字仪223，以便计算机同步确认传输给光纤布拉格光栅组群2228上此时特定波长的光学信号；2.传输给马赫曾德尔干涉仪2227，其中马赫曾德尔干涉仪2227的马赫曾德尔延迟MZI delay≥44mm(成像深度满足cm级标准，当成像深度要求更高时，MZI delay≥72mm)，此时信号发生电路2213监听光学信号在“k-空间”而不是在时域中完成线性采样，该电子信号用作数据采集采样时钟，其中信号发生电路2213激发马赫曾德尔干涉仪2227后生成电子信号的k-时钟最大频率k-clock maxfrequency≥500MHz(成像深度满足cm级标准，当成像深度要求更高时，k-时钟最大频率(典型)k-clock max frequency(typical)≥900MHz)，传递给SMA触发线缆，对应波长时钟标记电信号传递给14位深超带宽高速数字仪223，以便计算机同步确认传输给马赫曾德尔干涉仪2227上此时特定波长时钟标记的光学信号；3.传输给光纤隔离器组2224并防止光学信号逆向传播。光学信号经光纤隔离器组2224保护后，传输给光纤耦合器组2225并耦合为连续的n模不同时钟标记的n种不同波长信号传输给专业高折射率/弯曲不灵敏短波长波兼容第二单模光纤2226。此时该处的n模不同时钟标记的n种不同波长信号大部分传输给查打一体多模激光耦合光纤滑环系统，并等待与消融激光输出模块10所产生的光学信号耦合为双模光谱光路之一的实时超深度厘米级10μm级亚病理活检诊断激光信号；此时该处的n模不同时钟标记的n种不同波长信号少部分传输给两个光电二极管匹配组件群2214，并产生电子信号，作为备用噪音消减信号。上述大部分传输给查打一体多模激光耦合光纤滑环系统的n模不同时钟标记的n种不同波长信号，与前述消融激光输出模块所产生的光学消融激光信号，在查打一体多模激光耦合光纤滑环系统高效耦合，形成最终的查打一体微机电可调谐垂直腔面发射1448nm+扫频1300nm双模激光信号。其中n中不同波长的信号为1300nm±(50nm～75nm)的广泛扫频范围的光信号，而且以PSF激光器点扩散函数来卷积取值。
该双模激光信号进一步入射人体组织病灶，并消融目标病灶后，1448nm光学信号被组织吸收并完成消融目的，而1300nm实时超深度厘米级10μm级亚病理活检诊断激光信号会再经由查打一体多模激光耦合光纤滑环系统传递给两个光电二极管匹配组件群2214，并与上述少部分传输给两个光电二极管匹配组件群2214输出的电子信号进行此时的最终消噪音处理，这部分处理是传递给一个超低噪声、高速跨阻放大器2215进行的，此处电子消噪信号经三个运算放大器群2216放大增益后最终给到14位深超带宽超高速数字仪223并交于计算机对上述目标病灶消融病理进行实时活检病理变化评价。
在某些实施例中，可选的，消融激光输出模块与第一成像激光输出子模块集成于同一模块内，和/或消融激光输出模块与第二成像激光输出子模块集成于同一模块内。通过设置消融激光输出模块与第一成像激光输出子模块和/或第二成像激光输出子模块集成，可以提高多模态激光输出装置的集成性，可以根据实际需要设计双模态(1448nm+840nm或1448nm+1300nm/1060nm)或三模态(1448nm+840nm+1300nm/1060nm)的激光装置，提高查打一体系统的灵活性。
本发明实施例还提供一种激光消融系统，包括上述实施例提供的任意一种多模态激光装置，具备于多模态激光装置相同或相应的有益效果。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (14)
1.一种多模态激光装置，其特征在于，用于查打一体的激光消融系统，所述多模态激光装置包括消融激光输出模块和成像激光输出模块；
所述消融激光输出模块用于输出第一波长、第一功率的消融激光光束，所述消融激光光束传输至目标病灶时使组织细胞及组织液脱水塌陷；
所述成像激光输出模块用于输出成像激光光束，所述成像激光光束传输至所述目标病灶，所述激光消融系统根据所述成像激光光束与目标组织的相互作用实现所述目标病灶的成像。
2.根据权利要求1所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第一波长的范围为1443nm～1453nm，所述第一功率的范围为345mW～450mW。
3.根据权利要求2所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第一波长为1448nm，所述第一功率为350mW或380mW。
4.根据权利要求1所述的多模态激光装置，其特征在于，所述消融激光输出模块包括泵浦控制单元和泵浦激光激发单元；
所述泵浦控制单元包括冷却控制器、激光二极管控制器和激光电流源控制器，所述泵浦激光激发单元包括冷却传感器、激光二极管芯片、泵浦耦合器、光纤布拉格光栅、保偏光纤和多模光纤；
所述激光二极管控制器用于控制所述激光二极管芯片出射所述第一波长的种子激光，所述激光电流源控制器用于驱动所述泵浦耦合器将所述种子激光放大至所述第一功率，所述冷却控制器用于控制所述冷却传感器，使所述激光二极管芯片和所述泵浦耦合器的温度处于预设范围内，所述泵浦耦合器输出的光束依次经过所述光纤布拉格光栅、所述保偏光纤和所述多模光纤后输出。
5.根据权利要求1所述的多模态激光装置，其特征在于，所述成像激光输出模块包括第一成像激光输出子模块和/或第二成像激光输出子模块；
所述第一成像激光输出子模块输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束；
所述第二成像激光输出子模块输出中心波长为第三波长、第三功率、扫频的第二成像激光光束。
6.根据权利要求5所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第二波长的范围为820nm～845nm，所述第二功率的范围为6mW～15mW，所述第一光谱宽度大于或等于150nm；
所述第三波长为1300nm或1060nm，所述第三功率的范围为12mW～35mW。
7.根据权利要求5所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第二波长为840nm，所述第二功率为10mW，所述第一光谱宽度为160nm，所述第三功率为25mW。
8.根据权利要求5所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第一成像激光输出子模块包括总控电路板、多级激光二极管驱动单元、多级激光二极管芯片、耦合单元和第一单模光纤，所述多级激光二极管芯片包括多个不同输出波段的激光二极管芯片，每一激光二极管驱动单元对应驱动一个所述激光二极管芯片；
所述总控电路板用于控制所述多级激光二极管驱动单元驱动对应的激光二极管芯片出射激光，所述耦合单元用于将多个所述激光二极管芯片出射的激光耦合至所述第一单模光纤输出中心波长为第二波长、第二功率、第一光谱宽度的第一成像激光光束。
9.根据权利要求8所述的多模态激光装置，其特征在于，所述多级激光二极管驱动单元包括多级激光二极管驱动板和多级热电冷却控制板，所述多级激光二极管芯片中的激光二极管芯片的输出光功率由对应的热电冷却控制板控制。
10.根据权利要求5所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第二成像激光输出子模块包括扫频控制单元和扫频激光激发单元；所述扫频控制单元包括n模激光泵浦芯片控制器，所述扫频激光激发单元包括n模态激光泵浦芯片群、可调激光腔、助推光放大器、光纤隔离器组、光纤耦合器组和第二单模光纤；
所述n模激光泵浦芯片控制器用于激发所述n模态激光泵浦芯片群产生初始光学信号，同时所述n模激光泵浦芯片控制器控制所述可调激光腔的腔长，以调节输出预设波长的激光；所述n模激光泵浦芯片控制器还用于控制所述助推光放大器对预设波长的所述激光进行放大，并依次传输给所述光纤隔离器组、所述光纤耦合器组并耦合为连续的n模不同时钟标记、n种不同波长的扫频信号经过所述第二单模光纤输出；
其中，n为大于100的整数。
11.根据权利要求10所述的多模态激光装置，其特征在于，所述第二成像激光输出子模块还包括14位深超带宽高速数字仪，所述扫频控制单元通过射频同轴SMA触发线缆与所述14位深超带宽高速数字仪连接；
所述扫频控制单元还包括光纤检测网络控制器、信号发生电路、光电二极管匹配组件群、跨组放大器和运算放大器群；
所述扫频激光激发单元还包括马赫曾德尔干涉仪和光纤布拉格光栅组群。
12.根据权利要求11所述的多模态激光装置，其特征在于，所述可调激光腔为微机电可调谐垂直腔面激光器腔，所述微机电可调谐垂直腔面激光器腔的单向扫描工作周期DutyCycle>60％；
所述马赫曾德尔干涉仪的马赫曾德尔延迟MZI delay≥44mm；
所述信号发生电路激发所述马赫曾德尔干涉仪后生成的电子信号的k-空间时钟最大频率k-clock max frequency≥500MHz。
13.根据权利要求5所述的多模态激光装置，其特征在于，所述消融激光输出模块与所述第一成像激光输出子模块集成于同一模块内，和/或所述消融激光输出模块与所述第二成像激光输出子模块集成于同一模块内。
14.一种查打一体的激光消融系统，其特征在于，包括权利要求1～13任一所述的多模态激光装置。
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