CN117618104A - 一种具有术中监测功能的激光手术系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于激光医学技术领域，公开了一种具有术中监测功能的激光手术系统，包括：人机交互模块，用于根据设置参数生成控制信号；以及，接收监测指令发送到光学监测模块；光学监测模块，用于根据监测指令发出多束光信号，并接收反射光信号；根据监测指令对反射光信号进行分析，得到生理指标数据并发送到人机交互模块；激光器模块，包括多个不同波长的激光发生装置，用于根据控制信号驱动对应波长的激光发生装置生成工作激光；激光输出模块，包括与各激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口，用于将工作激光发送至与对应的光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具。本申请能及时监测病灶生理指标，降低手术分险，提高治疗安全性，实现精准医疗。

Description

一种具有术中监测功能的激光手术系统

技术领域

本申请涉及激光医学技术领域，尤其涉及一种具有术中监测功能的激光手术系统。

背景技术

激光治疗仪及其治疗技术已广泛应用于各种外科手术，由于激光作为一种能量载体，具有小直径、大能量的优势，可以通过纤细柔韧可弯曲的光纤传输，特别是可通过穿刺介入、内镜腔镜通道进人体对深部组织实施手术，非常适合血管、肿瘤、神经、皮肤疾病的微创治疗。然而，由于激光的波长不同，在人体组织中的吸收介质不同，激光被不同吸收介质吸收产生的作用也不同，这种作用产生的治疗效果也不相同，而且差异很大。因此，根据临床疾病的类型和靶组织的不同，选择不同光谱、合适波长的激光是安全有效进行临床疾病激光手术治疗的前提。

然而，现有的激光治疗仪设备及其技术，由于受芯片技术、激光器制造技术和激光控制技术的限制，普遍采用波长单一、出光通道单一的激光器技术。同一台激光治疗仪设备无法单独或交替输出不同波长的激光，医生无法在同一台激光治疗仪设备上根据临床疾病治疗的需要选择性使用激光；并且激光治疗仪设备只能进行手术治疗，无法在术中对病灶组织的生理指标进行动态实时监测，不能辅助医生手术过程。存在手术风险高，治疗安全性低，无法达到精准、微创、安全、可控的清除病灶，实现精准治疗的问题。

发明内容

本申请提供了一种具有术中监测功能的激光手术系统，能够交替输出不同波长的激光，同时在激光手术过程中对病灶组织的生理指标进行动态实时监测，做到了激光治疗和过程监测的统一，达到了精准、微创、安全、可控的清除病灶，实现精准治疗的目的。

第一方面，本申请实施例提供了一种具有术中监测功能的激光手术系统，包括光学监测模块、人机交互模块、激光器模块和激光输出模块；

人机交互模块，用于根据设置参数生成控制信号，并发送到激光器模块；以及，接收监测指令，并发送到光学监测模块；

光学监测模块，用于根据监测指令发出多束光信号，并接收反射光信号；根据监测指令对反射光信号进行分析，得到生理指标数据并发送到人机交互模块；

激光器模块，包括多个不同波长的激光发生装置，用于根据控制信号驱动对应波长的激光发生装置生成工作激光；

激光输出模块，包括与各激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口，用于将工作激光发送至与对应的光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具。

进一步的，激光器模块包括电源驱动单元和三个激光发生装置；

电源驱动单元分别与人机交互模块和各激光发生装置连接；电源驱动单元用于为各激光发生装置供电，并将控制信号发送给对应的激光发生装置，以使其生成工作激光；

其中，第一激光发生装置用于产生1940nm波长的激光，第二激光发生装置用于产生1470nm波长的激光，第三激光发生装置用于产生980nm或635nm波长的激光。

进一步的，激光器模块还包括温控单元，温控单元包括温度控制器、热管和制冷风扇；

温度控制器分别与电源驱动单元和各激光发生装置连接；

电源驱动单元还用于在接收控制信号后，通过温度控制器获取工作中的激光发生装置的工作温度，并根据工作温度控制制冷风扇或热管工作。

进一步的，激光器模块还包括紧急按钮和钥匙开关；

紧急按钮用于控制激光器模块中的各激光发生装置的急停；

钥匙开关用于控制电源驱动单元的开启和关停。

进一步的，激光器模块还包括脚踏控制装置；脚踏控制装置分别与电源驱动单元和各激光发生装置连接，用于控制工作中的激光发生装置的启停。

进一步的，激光输出模块还包括多个准直适配器；

各准直适配器分别与各激光发生装置和各光纤器械接口一一对应连接；

准直适配器用于对工作激光进行光束整形，得到准直激光束，并将准直激光束发送至与对应的光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具；

光纤器械工具包括激光光纤、光子探头和治疗手具；

激光光纤包括传感光纤和医用激光光纤，医用激光光纤包括不同芯径的单模光纤、多模光纤、环形光纤或散射光纤；光子探头包括多功能光子治疗探头；治疗手具包括激光刀手具和点阵扫描手具，激光刀手具包括开放式激光刀手具和腔镜下激光刀手具。

进一步的，人机交互模块还用于根据设置参数检测光纤器械工具与光纤器械接口的连接是否正确；以及，在检测到连接不正确时，生成连接异常信息并显示在人机交互模块的操作屏上。

进一步的，人机交互模块还用于接收患者病历信息，根据患者病历信息智能生成设置参数。

进一步的，激光设置参数包括激光波长、出光模式、工作模式、能量密度、脉冲时间、脉冲间隔和脉冲次数；激光波长包括1940nm、1470nm、980nm或635nm激光波长；

出光模式包括连续模式、单脉冲模式或重复脉冲模式；

工作模式包括强激光治疗模式、弱激光治疗模式或光动力治疗模式。

进一步的，光学监测模块包括传感光纤、耦合单元、解调单元和光信号处理单元；

耦合单元用于根据监测指令生成监测光信号，并对其进行光源分路，得到分路光信号；以及，将分路光信号发送至光信号处理单元；

光信号处理单元用于将分路光信号处理为多束光信号，并发送至传感光纤；以及接收传感光纤的反射光信号，并通过耦合单元发送到解调单元；

解调单元用于根据监测指令对反射光信号进行分析，得到生理指标，并将生理指标发送到人机交互模块的操作屏进行显示。

进一步的，传感光纤包括测温传感光纤、测压传感光纤和测PH值传感光纤。

综上，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例提供了一种具有术中监测功能的激光手术系统，能通过人机交互模块设置参数和监测指令，通过激光器模块中不同波长的激光发生装置和激光输出模块中与各个激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口实现多种波长激光的产生和输出，同时通过人机交互模块和光学监测模块实现对患者生理指标的实时监测。上述系统的激光器模块和激光输出模块可由设置参数实现不同激光发生装置单独或交替工作，不同光纤器械接口自由切换输出激光，减轻了单一激光发生装置或单一出光通道的工作负荷，降低了激光器系统故障率；同时光学监测模块传感监测技术的应用，实现了激光治疗和过程监测的统一，不仅让激光手术治疗更加的精准、有效，也让手术操作过程更加安全、可控，提高了手术治疗的可靠性、降低了操作过程的风险性，做到了精准、微创、安全、可控的激光手术治疗，实现精准医疗。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种具有术中监测功能的激光手术系统的内部结构图。

图2为本申请又一个实施例提供的激光器模块和激光输出模块的结构图。

图3为本申请一个实施例提供的一种具有术中监测功能的激光手术系统的外表示意图。

图4为本申请一个实施例提供的光学监测模块的结构图。

图5为本申请另一个实施例提供的一种具有术中监测功能的激光手术系统的内部结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参见图1，本申请实施例提供了一种具有术中监测功能的激光手术系统，包括光学监测模块104、人机交互模块101、激光器模块102和激光器输出模块103。

人机交互模块101，用于根据设置参数生成控制信号，并发送到激光器模块102；以及，接收监测指令，并发送到光学监测模块104。

光学监测模块104，用于根据监测指令发出多束光信号，并接收反射光信号；根据监测指令对反射光信号进行分析，得到生理指标数据并发送到人机交互模块101。

激光器模块102，包括多个不同波长的激光发生装置，用于根据控制信号驱动对应波长的激光发生装置生成工作激光。

激光器输出模块103，包括与各激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口，用于将工作激光发送至与对应的光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具。

其中，激光设置参数包括激光波长、出光模式、工作模式、能量密度、脉冲时间、脉冲间隔和脉冲次数；激光波长包括1940nm、1470nm、980nm或635nm激光波长。

出光模式包括连续模式、单脉冲模式或重复脉冲模式。

工作模式包括强激光治疗模式、弱激光治疗模式或光动力治疗模式。

请参见图2，激光器模块102包括电源驱动单元和三个激光发生装置。

电源驱动单元分别与人机交互模块101和各激光发生装置连接；电源驱动单元用于为各激光发生装置供电，并将控制信号发送给对应的激光发生装置，以使其生成工作激光。

其中，第一激光发生装置用于产生1940nm波长的激光，第二激光发生装置用于产生1470nm波长的激光，第三激光发生装置用于产生980nm或635nm波长的激光。

具体地，本申请可以采用三核混合激光器，三核混合激光器设置有三个激光发生装置，能分别产生1470nm、1940nm、980nm、635nm四个波长的激光，可单独或交替工作，互不影响、互为备用，保证激光能量强劲输出，最大程度保障一个激光发生装置故障情况下手术不中断，不仅减轻了单一激光发生器或单一出光通道的工作负荷，降低了系统故障率；同时还让激光手术治疗过程更加安全，提高了激光手术治疗的可靠性。

控制信号根据设置参数生成，必然包括上述信息，因此，激光器模块102可以根据控制信号中的激光波长选择对应波长的激光发生装置按照设置参数的要求工作。

激光器输出模块103还包括多种规格型号的激光光纤、光子探头和治疗手具等光纤器械工具；激光器输出模块103的出光通道包括第一光纤器械接口、第二光纤器械接口、第三光纤器械接口，分别输出1940nm、1470nm、980nm、635nm波长的激光，均配置有SMA905接口，多种规格的激光光纤、光子探头、治疗手具可拆卸地安装在各光纤器械接口处。

上述实施例提供了一种具有术中监测功能的激光手术系统，能通过人机交互模块101设置参数和监测指令，通过激光器模块102中不同波长的激光发生装置和激光器输出模块103中与各个激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口实现多种波长激光的产生和输出，同时通过人机交互模块101和光学监测模块104实现对患者生理指标的实时监测。

上述激光手术系统的激光器模块102和激光器输出模块103可由设置参数实现不同激光发生装置单独或交替工作，不同光纤器械接口自由切换输出激光，减轻了单一激光发生装置或单一出光通道的工作负荷，降低了激光器系统故障率；同时光学监测模块104传感监测技术的应用，实现了激光治疗和过程监测的统一，不仅让激光手术治疗更加的精准、有效，也让手术操作过程更加安全、可控，提高了手术治疗的可靠性、降低了操作过程的风险性，做到了精准、微创、安全、可控的激光手术治疗，实现精准医疗。

在一些实施例中，激光器模块102还包括温控单元，温控单元包括温度控制器、热管和制冷风扇；温度控制器分别与电源驱动单元和各激光发生装置连接。

电源驱动单元还用于在接收控制信号后，通过温度控制器获取工作中的激光发生装置的工作温度，并根据工作温度控制制冷风扇或热管工作。

制冷风扇和热管设置在各个激光发生装置的周围，用来为激光发生装置降温或升温，以保证激光发生装置的工作温度恒定，提高激光发生装置的使用寿命，进一步降低系统故障率。

请参见图2和图3，在一些实施例中，激光器模块102还包括紧急按钮和钥匙开关。

紧急按钮用于控制激光器模块102中的各激光发生装置的急停。

钥匙开关用于控制电源驱动单元的开启和关停。

具体地，在激光器模块102中，实现对激光器模块102内各个装置、单元控制作用的是电源驱动单元，其次还包括紧急按钮和钥匙开关。

电源驱动单元上设置有信号接收器、信号处理器、多个通讯接口。

电源驱动单元与外部电源连接和钥匙开关连接，给激光器模块102、光学监测模块104、激光器输出模块103供电，通过钥匙开关开启连接和关停断开激光器模块102、光学监测模块104、激光器输出模块103、人机交互模块101的供电。

电源驱动单元上的信号接收器接收到人机交互模块101发出的信号，并发送给信号处理器进行处理，再通过其它通讯接口输出处理后的指令；电源驱动单元与紧急按钮连接，保障紧急情况下可以通过紧急按钮来及时控制激光发生装置停止发射激光。

上述实施例中钥匙开关和紧急按钮的设置，进一步保证了激光手术的安全性、可靠性，确保紧急情况能够迅速关闭激光，降低了操作过程的风险性。

在一些实施例中，激光器模块102还包括脚踏控制装置；脚踏控制装置分别与电源驱动单元和各激光发生装置连接，用于控制工作中的激光发生装置的启停。

具体地，当踩下脚踏控制装置，脚踏开关打开，激光器模块102中对应的激光发生装置发出激光，释放脚踏控制装置，脚踏开关关闭，激光器模块102中的激光发生装置停止出光。

在具体实施过程中，人机交互模块101还可以用于接收治疗指令，只有人机交互模块101进入到治疗界面后，即接收到治疗指令并将其发送到电源驱动单元后；电源驱动单元才能根据脚踏控制装置的信号启停激光发生装置，非治疗界面时，脚踏控制无法启停激光发射。

请参见图2，在一些实施例中，激光器输出模块103还包括多个准直适配器。

各准直适配器分别与各激光发生装置和各光纤器械接口一一对应连接。

准直适配器用于对工作激光进行光束整形，得到准直激光束，并将准直激光束发送至与对应的光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具。

光纤器械工具包括激光光纤、光子探头和治疗手具。

激光光纤包括传感光纤和医用激光光纤，医用激光光纤包括不同芯径的单模光纤、多模光纤、环形光纤或散射光纤。

光子探头包括多功能光子治疗探头；治疗手具包括激光刀手具和点阵扫描手具，激光刀手具包括开放式激光刀手具和腔镜下激光刀手具。

激光光纤包括监测用的传感光纤和治疗用的医用激光光纤，治疗用的激光光纤包括环射型、直射型、侧射型、球射型等，还可以选择不同芯径的单模光纤、多模光纤或特种光纤等。

光子探头包括多功能光子治疗探头，通过出光通道SMA905接口可以连接高功率光纤导线，通过高功率光纤导线可连接光子探头输出散射光进行伤口、溃疡、创面的光生物治疗。

治疗手具包括激光刀手具和点阵扫面手具，激光刀手具有开放式和腔镜下两种，通过激光刀手具夹持医用激光光纤可以进行外科激光手术。点阵手具是进行点阵激光治疗的辅助工具，可将激光发生装置输出的工作激光转换为点阵模式输出，通过人机交互模块101可设置点阵激光光斑的形状、大小、密度等参数，通过点阵扫描手具可以输出点阵激光进行点阵激光治疗。

在一些实施例中，人机交互模块101还用于根据设置参数检测光纤器械工具与光纤器械接口的连接是否正确；以及，在检测到连接不正确时，生成连接异常信息并显示在人机交互模块101的操作屏上。具体地，人机交互模块101还会检测激光器输出模块103中哪个通道的接口有连接光纤器械工具，并和设置参数进行比较，若连接的器械工具对应的接口不是此时设置参数中激光波长对应的光纤器械接口，则提示连接异常信息。

请参见图4和图5，在一些实施例中，光学监测模块104包括传感光纤、耦合单元、解调单元和光信号处理单元；耦合单元用于根据监测指令生成监测光信号，并对其进行光源分路，得到分路光信号；以及，将分路光信号发送至光信号处理单元。

光信号处理单元用于将分路光信号处理为多束光信号，并发送至传感光纤；以及接收传感光纤的反射光信号，并通过耦合单元发送到解调单元。

解调单元用于根据监测指令对反射光信号进行分析，得到生理指标，并将生理指标发送到人机交互模块101的操作屏进行显示。

其中，监测指令中包括了要监测哪些生理指标的要求，因此，解调单元分析的生理指标是操作者在人机交互模块101中所设置的。

具体地，当多束光信号传输至传感光纤的反射面时，会产生反射，光信号处理单元将所有的反射光信号传输至耦合单元，耦合单元将所有的反射光信号传输至解调单元，解调单元对所有的反射光信号进行分析，并根据光程差变化进行计算，实时检测传感光纤所接触组织的温度、压力、PH值等生理指标，通过激光器模块102发送到人机交互模块101，最终显示在人机交互模块101的操作屏上，并能实时动态反馈生理指标的数值变化。

其中，传感光纤的末端为传感探头，具体可配置有三种，分别是测温传感光纤、测压传感光纤和测PH值传感光纤，因此生理指标可以包括温度、压力和PH值。

在一些实施例中，人机交互模块101还用于接收患者病历信息，根据患者病历信息智能生成设置参数。其中，患者病历信息包括患者基本信息、就诊信息、疾病类型、诊疗记录、随访计划、患者内容介绍、检查报告等，因此可根据不同的疾病类型从而筛选所需病历，获得相关病历内容，根据病历内容智能匹配激光设置参数。

具体地，人机交互模块101主要由操作屏、激光工作软件、光学监测软件、患者管理软件组成。操作屏上配置有多个通讯接口，并通过通讯接口与激光器模块102连接；操作屏里装载有激光工作软件、光学监测软件、患者管理软件；通过激光工作软件可选择设置激光治疗所需的激光波长（1940nm、1470nm、980nm、635nm）、出光模式（连续、单脉冲、重复脉冲）、治疗模式（强激光治疗、弱激光治疗（LLLT）、光动力治疗（PDT））、能量密度、脉冲时间、脉冲间隔和脉冲次数等激光设置参数，设置激光发生装置单独或交替工作。也可选择一键智能匹配参数模式快速、准确、智能匹配治疗参数；通过光学监测软件可以选择设置光学监测所需的传感光纤类型、监测指标参数，可满足外科医生在疾病手术治疗过程中根据诊疗需要对手术治疗过程中的关键生理指标进行动态实时监测；通过患者管理软件，可满足外科医生在疾病手术治疗过程中及时建立患者管理数据库，随时调用查看，术前术中术后患者治疗信息自然匹配，也可作为大数据支持，用于人工智能算法分析研究及智能比对，更好的进行患者术后跟踪管理。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，包括光学监测模块、人机交互模块、激光器模块和激光输出模块；

所述人机交互模块，用于根据设置参数生成控制信号，并发送到所述激光器模块；以及，接收监测指令，并发送到光学监测模块；

所述光学监测模块，用于根据所述监测指令发出多束光信号，并接收反射光信号；根据所述监测指令对所述反射光信号进行分析，得到生理指标数据并发送到所述人机交互模块；

所述激光器模块，包括多个不同波长的激光发生装置，用于根据所述控制信号驱动对应波长的所述激光发生装置生成工作激光；

所述激光输出模块，包括与各所述激光发生装置一一对应的多个光纤器械接口，用于将所述工作激光发送至与对应的所述光纤器械接口可拆卸连接的光纤器械工具。

2.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光器模块包括电源驱动单元和三个激光发生装置；

所述电源驱动单元分别与所述人机交互模块和各所述激光发生装置连接；

所述电源驱动单元用于为各所述激光发生装置供电，并将所述控制信号发送给对应的所述激光发生装置，以使其生成所述工作激光；

其中，第一激光发生装置用于产生1940nm波长的激光，第二激光发生装置用于产生1470nm波长的激光，第三激光发生装置用于产生980nm或635nm波长的激光。

3.根据权利要求2所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光器模块还包括温控单元，所述温控单元包括温度控制器、热管和制冷风扇；

所述温度控制器分别与所述电源驱动单元和各所述激光发生装置连接；

所述电源驱动单元还用于在接收所述控制信号后，通过所述温度控制器获取工作中的所述激光发生装置的工作温度，并根据所述工作温度控制所述制冷风扇或所述热管工作。

4.根据权利要求3所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光器模块还包括紧急按钮和钥匙开关；

所述紧急按钮用于控制所述激光器模块中的各所述激光发生装置的急停；

所述钥匙开关用于控制所述电源驱动单元的开启和关停。

5.根据权利要求3所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光器模块还包括脚踏控制装置；所述脚踏控制装置分别与所述电源驱动单元和各所述激光发生装置连接，用于控制工作中的所述激光发生装置的启停。

6.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光输出模块还包括多个准直适配器；

各所述准直适配器分别与各所述激光发生装置和各所述光纤器械接口一一对应连接；

所述准直适配器用于对所述工作激光进行光束整形，得到准直激光束，并将所述准直激光束发送至与对应的所述光纤器械接口可拆卸连接的所述光纤器械工具；

所述光纤器械工具包括激光光纤、光子探头和治疗手具；

所述激光光纤包括传感光纤和医用激光光纤，所述医用激光光纤包括不同芯径的单模光纤、多模光纤、环形光纤或散射光纤；

所述光子探头包括多功能光子治疗探头，所述治疗手具包括激光刀手具和点阵扫描手具，所述激光刀手具包括开放式激光刀手具和腔镜下激光刀手具。

7.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述人机交互模块还用于根据所述设置参数检测所述光纤器械工具与所述光纤器械接口的连接是否正确；以及，在检测到连接不正确时，生成连接异常信息并显示在所述人机交互模块的操作屏上。

8.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述人机交互模块还用于接收患者病历信息，根据所述患者病历信息智能生成所述设置参数。

9.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述激光设置参数包括激光波长、出光模式、工作模式、能量密度、脉冲时间、脉冲间隔和脉冲次数；

所述激光波长包括1940nm、1470nm、980nm或635nm激光波长；

所述出光模式包括连续模式、单脉冲模式或重复脉冲模式；

所述工作模式包括强激光治疗模式、弱激光治疗模式或光动力治疗模式。

10.根据权利要求1所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述光学监测模块包括传感光纤、耦合单元、解调单元和光信号处理单元；

所述耦合单元用于根据所述监测指令生成监测光信号，并对其进行光源分路，得到分路光信号；以及，将所述分路光信号发送至所述光信号处理单元；

所述光信号处理单元用于将所述分路光信号处理为多束光信号，并发送至所述传感光纤；以及接收所述传感光纤的所述反射光信号，并通过所述耦合单元发送到所述解调单元；

所述解调单元用于根据所述监测指令对所述反射光信号进行分析，得到所述生理指标，并将所述生理指标发送到所述人机交互模块的操作屏进行显示。

11.根据权利要求10所述的具有术中监测功能的激光手术系统，其特征在于，所述传感光纤包括测温传感光纤、测压传感光纤和测PH值传感光纤。