專利名稱：一種光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光動(dòng)力療法(PDT)是一種在有氧條件下，通過特定波長(zhǎng)光激發(fā)靶細(xì)胞內(nèi)光敏劑治 療腫瘤的新方法。該方法是利用腫瘤組織能選擇性地吸收光敏劑，然后利用特定波長(zhǎng)的光 照射病變部位，使腫瘤組織中的光敏劑發(fā)生劇烈的光化學(xué)反應(yīng)，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的線粒體分子 氧化為單態(tài)氧，單態(tài)氧引起激化反應(yīng)，從而選擇性地消滅癌細(xì)胞。光動(dòng)力療法可廣泛應(yīng)用于 不適于進(jìn)行放化療、不愿意做手術(shù)或者不適合做手術(shù)的癌癥患者。傳統(tǒng)的光動(dòng)力治療中存在依靠醫(yī)生臨床經(jīng)驗(yàn)和人為判斷誤差的缺陷。所以在光動(dòng) 力治療中引入了光動(dòng)力熒光診斷定位，光動(dòng)力熒光診斷定位是利用腫瘤組織對(duì)光敏劑的親 和性，使光敏劑在腫瘤組織中選擇性聚積，一段時(shí)間后在病變組織和正常組織間形成顯著 的濃度差，在特定波長(zhǎng)的激發(fā)光照射下，病變組織發(fā)射出特定波長(zhǎng)的熒光，而正常組織卻無 此吸收峰或吸收峰很弱，進(jìn)而將腫瘤和正常組織區(qū)分開來。光動(dòng)力熒光診斷可以用于熒光 測(cè)定成像，可以科學(xué)性地定量分析腫瘤組織在正常組織中的位置和輪廓，經(jīng)過系統(tǒng)配備的 內(nèi)窺鏡圖像系統(tǒng)采集并在顯示屏上顯示出來，為醫(yī)生提供有效的熒光腫瘤診斷定位，使光 動(dòng)力治療及熒光診斷定位手段相互配合達(dá)到更好地臨床效果。專利號(hào)為ZL 200720119060.0、公告日為2008年5月14的中國(guó)實(shí)用新型專利公開 了一種帶有熒光診斷功能的光動(dòng)力治療裝置，該裝置包括核心控制模塊，以及均由核心控 制模塊控制的LED陣列熒光激發(fā)光源、LED陣列治療光源和圖像采集模塊，如圖1所示，所 述LED陣列熒光激發(fā)光源、LED陣列治療光源和圖像采集模塊可以均集成在一個(gè)操作頭32 中，通過該操作頭32進(jìn)行診斷或者治療。該裝置并未結(jié)合內(nèi)窺鏡裝置，即只能對(duì)體表皮膚 表面病變組織進(jìn)行治療和診斷。這在一定程度上限制了光動(dòng)力治療在體腔腫瘤治療應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮?00710073605. 3，
公開日為2008年9月24日的中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng) 也公開了一種光動(dòng)力治療裝置，該裝置也未結(jié)合內(nèi)窺鏡裝置，并且光纖接口只能選擇輸出 治療光源或者激發(fā)光源，這不僅影響治療效果，而且光源的配置方式也限制了光動(dòng)力治療 的應(yīng)用范圍。光動(dòng)力療法中核心的設(shè)備是大功率半導(dǎo)體激光器，在治療光纖末端輸出功率大于 2W的630nm激光器是目前國(guó)內(nèi)外的一個(gè)技術(shù)瓶頸，由于目前630nm波長(zhǎng)單管芯輸出功率在 200-300mff以下，而最終系統(tǒng)要求的光功率卻要小于或等于IOW(考慮各級(jí)耦合和傳輸損耗 的情況下)，甚至更高的光功率。只能采用一些特殊的光學(xué)偏振分割耦合技術(shù)將多個(gè)激光管 芯封裝的巴條的輸出功率進(jìn)行合成以獲得更大的光功率。如圖2所示，一般的耦合方式是 每個(gè)激光器的管芯分別耦合至單根小孔徑光纖，然后由多根小孔徑光纖形成通過輸出光纖 A2輸出的合束。對(duì)于這種方式的激光器，當(dāng)光纖末端需要達(dá)到較大能量時(shí)至少需要多個(gè)激 光器串聯(lián)或者并聯(lián)，每個(gè)激光器還要通過激光電源單獨(dú)供電，然后由多根小孔徑光纖形成 合束，因此存在體積龐大、輸出光纖芯徑粗、綁定的光纖端面不平整的問題，光耦合效率低及使用故障率高和成本高的缺陷。在醫(yī)學(xué)臨床上治療腫瘤采用光動(dòng)力學(xué)療法時(shí)，同時(shí)伴隨光動(dòng)力熒光診斷定位作為 診斷、觀察的手段，必須必備有這三種光源；光動(dòng)力學(xué)療法用治療光源、光動(dòng)力熒光診斷定 位用激發(fā)光源、內(nèi)窺鏡用照明光源。而目前在光動(dòng)力治療、熒光診斷及內(nèi)窺鏡照明的光源均 為獨(dú)立設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力治療、熒光診斷的技術(shù)方案上采用光動(dòng)力的治療光源和診斷激 發(fā)光源分別由各自光纖作為載體插入內(nèi)窺鏡的活檢口通道，到體腔腫瘤部位進(jìn)行光動(dòng)力學(xué) 治療和光動(dòng)力熒光診斷定位，而照明光源由內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光接口通道進(jìn)入到腫瘤部位進(jìn)行照 明，在技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上復(fù)雜、設(shè)備分散，成本較高。另外，由于內(nèi)窺鏡的活檢口通道的孔徑較 小，治療光源和激發(fā)光源均采用數(shù)值孔徑小的光纖作為光的傳輸載體，在對(duì)體腔空間較大 的腫瘤進(jìn)行治療和熒光診斷定位時(shí)，治療及熒光診斷的光斑較小，不能滿足腫瘤(如胃癌、 膀胱癌等)面積較大和腔內(nèi)多點(diǎn)腫瘤的情況的光照面積的需求，需要多次進(jìn)行分段或者多 點(diǎn)治療，這樣會(huì)造成治療時(shí)間過長(zhǎng)(一般情況超過1小時(shí)以上)，特別對(duì)高危人群的病人而 言，存在很大的風(fēng)險(xiǎn)性。術(shù)者在治療中的劑量不好控制，操作不便等諸多的缺點(diǎn)，在臨床應(yīng) 用中還存在諸多的缺陷問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種光動(dòng)力治療及熒光 診斷定位系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，包括光動(dòng)力治 療裝置、多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)、圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)和核心控制模塊組；其特 征在于所述核心控制模塊組根據(jù)光動(dòng)力治療、熒光診斷定位的要求控制所述光動(dòng)力治療 裝置輸出治療光源，所述核心控制模塊組控制多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)選擇輸出用于進(jìn)行 熒光診斷的激發(fā)光源、照明光源或者波長(zhǎng)不同于所述治療光源的LED治療光源；所述光動(dòng)力治療裝置輸出的治療光源直接進(jìn)行體表處光動(dòng)力治療，或者由光纖載 體通過內(nèi)窺鏡的活檢口到達(dá)患者體腔的病灶區(qū)域進(jìn)行光動(dòng)力治療；所述多用途LED醫(yī)用光 源系統(tǒng)的輸出光源直接進(jìn)行體表處熒光診斷定位或者光動(dòng)力治療，或者通過所述內(nèi)窺鏡的 導(dǎo)光通道進(jìn)入患者體內(nèi)進(jìn)行熒光診斷定位、照明或者光動(dòng)力治療；以及，所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)還包括與核心控制模塊通訊連接的圖像采 集裝置及分析處理系統(tǒng)，所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)包括圖像采集裝置和圖像分 析、處理及病案管理模塊和圖像采集鏡頭，所述圖像采集鏡頭通過內(nèi)窺鏡的物鏡接口為圖 像采集裝置及分析處理系統(tǒng)采集患者體腔病灶區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，或者采集體表病灶區(qū)域的 圖像數(shù)據(jù)，所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像解析。優(yōu)選地，所述光動(dòng)力治療裝置包括帶有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置的半導(dǎo)體激光 器模塊，所述半導(dǎo)體激光器模塊包括用于產(chǎn)生治療光源的半導(dǎo)體激光器單元和光學(xué)組件系 統(tǒng)，所述半導(dǎo)體激光器單元安裝在基板上，所述光學(xué)組件系統(tǒng)包括光學(xué)聚焦鏡組、偏振耦合 器、快慢光軸準(zhǔn)直模塊，所述光學(xué)組件系統(tǒng)設(shè)置于半導(dǎo)體激光器單元的出射光路軸線上，作 用是將半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光通過該光學(xué)組件聚焦發(fā)射于用于連接所述光纖的光纖連 接器的中心軸上，同時(shí)保證當(dāng)所述光纖旋接到光纖連接器時(shí)，能聚焦于光纖中心端面上；所 述半導(dǎo)體激光器模塊的波長(zhǎng)范圍為350 800nm，輸出光功率小于或等于10W。[0013]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器模塊還包括光反射反饋窗口，其設(shè)置在偏振耦合器的 一個(gè)分支光路上，其作用是激光在傳輸過程中，當(dāng)有激光反射時(shí)通過偏振耦合器反射到該 光反射反饋窗口，為外部提供激光反射反饋。優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器模塊還包括可置換保護(hù)窗口，其安裝于所述光學(xué)組件 系統(tǒng)與光纖連接器之間。優(yōu)選地，所述光纖連接器的通道中設(shè)有光纖插入檢測(cè)傳感器和光纖接口溫度傳感 器；所述基板上設(shè)置有用于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器模塊實(shí)際工作溫度的溫度傳感器，為恒溫控 制和過溫報(bào)警提供溫度檢測(cè)采樣信號(hào)；所述基板在半導(dǎo)體激光器單元的出射光的位置處設(shè) 置有用于檢測(cè)實(shí)際光功率的光功率傳感器，為外部提供激光功率反饋采樣信號(hào)。優(yōu)選地，所述多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)包括多波長(zhǎng)LED光源，以及作為所述照明光 源的內(nèi)窺鏡冷光源或激光光源；所述核心控制模塊組控制所述多波長(zhǎng)LED光源輸出所需波 長(zhǎng)的激發(fā)光源或者LED治療光源，或者輸出作為所述照明光源的LED光源；所述核心控制模 塊組控制內(nèi)窺鏡冷光源或者激光光源的輸出；所述多波長(zhǎng)LED光源和內(nèi)窺鏡冷光源或者激 光光源的輸出分別輸入至合束器的兩個(gè)輸入端，所述合束器的輸出端在對(duì)體腔使用時(shí)連接 內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光通道上。優(yōu)選地，所述多波長(zhǎng)LED光源集成有受控于所述核心控制模塊組的單片LED發(fā)光 基板，或者多片具有相同波長(zhǎng)或者不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光基板；所述多波長(zhǎng)LED光源還包括光 學(xué)聚焦組件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述LED發(fā)光基板固定在一固定板上，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在核心控制 模塊組的控制下帶動(dòng)固定板運(yùn)動(dòng)，使固定板上的所需波長(zhǎng)的LED發(fā)光基板的發(fā)射光中心點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)至所述光學(xué)聚焦組件的入射光軸線上，運(yùn)動(dòng)到位的LED發(fā)光基板的光束經(jīng)過光學(xué)聚焦 組件的整形和聚焦準(zhǔn)直輸出到所述合束器的輸入端。優(yōu)選地，所述LED發(fā)光基板由單個(gè)LED芯片，或者由數(shù)個(gè)相同波長(zhǎng)或者不同波長(zhǎng)的 LED芯片陣列組成，所述LED芯片的波長(zhǎng)范圍一般采用350nm 2200nm，或者所述LED芯片 是色溫為6000-6500k的白光LED芯片。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的提 供帶有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置的半導(dǎo)體激光器模塊和多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)、圖像 采集裝置及分析處理系統(tǒng)經(jīng)內(nèi)窺鏡接口應(yīng)用于人體體表和體內(nèi)腔道腫瘤光動(dòng)力治療、熒光 診斷定位的集成為一體的技術(shù)難題。本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的光源配置呈現(xiàn)多樣化，適用度 廣，例如，可以通過光動(dòng)力治療裝置可以提供適合于治療的治療光源，也可以通過多用途 LED醫(yī)用光源系統(tǒng)提供用于進(jìn)行熒光診斷定位的激發(fā)光源、內(nèi)窺鏡照明光源或者LED治療 光源。本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)兼具以下功能，首先，為腔道類 腫瘤或癌前病變治療在手術(shù)中提供全過程的內(nèi)窺鏡實(shí)時(shí)檢測(cè)觀察；其次，光動(dòng)力治療前通 過多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)進(jìn)行熒光診斷定位，科學(xué)地對(duì)腫瘤組織進(jìn)行治療前的分析和判 斷，然后再啟動(dòng)光動(dòng)力治療裝置或者多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)對(duì)腫瘤或癌前病變組織進(jìn)行 光動(dòng)力治療；最后，配備有圖像采集裝置進(jìn)行圖像解析及分析、處理和合成，可以對(duì)整個(gè)治 療過程進(jìn)行文字與圖像記錄、分析處理和統(tǒng)計(jì)，并支持打印病案等，實(shí)現(xiàn)治療前后對(duì)腫瘤治 療效果的隨訪、臨床療效科學(xué)評(píng)估和腫瘤殘留的早期發(fā)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)有利于提高設(shè)備的智能性和圖像信息處理水平，增強(qiáng)光動(dòng)力治療的 科學(xué)性，同時(shí)也降低了光動(dòng)力的治療成本和設(shè)備操作復(fù)雜性。

圖Ia為現(xiàn)有的一種光動(dòng)力治療裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ib為現(xiàn)有大功率半導(dǎo)體激光器的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)；圖2為本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示光動(dòng)力治療裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為圖3所示半導(dǎo)體激光器模塊的主要部件半導(dǎo)體激光器單元的結(jié)構(gòu)側(cè)視 圖；圖3b為圖3所示半導(dǎo)體激光器模塊的主要部件半導(dǎo)體激光器單元的結(jié)構(gòu)立體 圖；圖3c示出了圖3所示半導(dǎo)體激光器模塊的電連接關(guān)系；圖3d為圖3所示半導(dǎo)體激光器模塊的內(nèi)部主要部件和傳感器信號(hào)引線連接圖。圖3e為圖3所示半導(dǎo)體激光器模塊采用的光學(xué)原理及具體實(shí)施的三種應(yīng)用舉例。圖4為圖2所示多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖2所示光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖2所示，本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)包括核心控制模塊 組70，均與所述核心控制模塊組70通訊連接的光動(dòng)力治療裝置10、多用途LED醫(yī)用光源系 統(tǒng)20和圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)30，以及還可以包括與所述圖像采集裝置及分析處 理系統(tǒng)30通訊連接的輸出裝置60。所述光動(dòng)力治療裝置10采用圖3a至3d所示的帶有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置 的半導(dǎo)體激光器模塊10a。在本實(shí)施例中，如圖3所示，所述光動(dòng)力治療裝置10包括治療 控制器19、具有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置的半導(dǎo)體激光器模塊10a、半導(dǎo)體制冷片10b、 激光器驅(qū)動(dòng)電源13、精密溫度智能控制電路和散熱系統(tǒng)14、激光功率檢測(cè)及激光校正單元 15、治療顯示設(shè)置單元16、聯(lián)鎖開關(guān)17和腳踏開關(guān)18等。所述光動(dòng)力治療裝置10的特點(diǎn) 在于所述半導(dǎo)體激光器模塊10a。如圖3d所示，該半導(dǎo)體激光器模塊IOa的主要部件為用于產(chǎn)生激光的半導(dǎo)體激光 器單元100a，該半導(dǎo)體激光器單元IOOa包括一熱沉即半導(dǎo)體激光器正極104，壓接于該熱 沉上的相互電隔離的半導(dǎo)體激光器負(fù)極103，以及設(shè)置于半導(dǎo)體激光器正極104上的半導(dǎo) 體激光器管芯芯片陣列102。該半導(dǎo)體激光器正極104可以是合金銅層，保證激光器在運(yùn) 行過程中所產(chǎn)生的熱量由該熱沉傳導(dǎo)。半導(dǎo)體激光器管芯芯片的負(fù)極通過金線拉絲焊接到 半導(dǎo)體激光器負(fù)極103上面或者直接表面壓接，半導(dǎo)體激光器正極104和半導(dǎo)體激光器負(fù) 極103通過銅螺柱al3、銅螺柱al4延伸固定至基板100，同時(shí)使用塑料件保證正負(fù)極性間 的良好絕緣，銅螺柱al4和銅螺柱al3作為半導(dǎo)體激光器模塊IOa供電的外部電源正負(fù)極 輸入端子。A為半導(dǎo)體激光器管芯芯片陣列102射出的激光束和方向。[0037]該半導(dǎo)體激光器單元IOOa的制作方式如下首先篩選半導(dǎo)體激光管管芯芯片，以鍍金的長(zhǎng)方體熱沉作為中間載體，此后，以整片的方式在熱沉上蒸鍍焊料，利用焊料在每 個(gè)熱沉單位上粘結(jié)半導(dǎo)體激光器管芯芯片，粘結(jié)完畢后一起放入合金爐，采用金錫焊料，在 280°C 300°C及通氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下燒結(jié)10秒 60秒，將燒結(jié)后粘有芯片的熱沉單位從 整片熱沉片上切割下來，利用銀漿單陣列排布粘結(jié)到合金銅層平面邊緣上，在半導(dǎo)體激光 器管芯芯片的N面電極上鍵合金線，將金線連接陰極管腳上，合金銅層作為正極，芯片之間 采用并聯(lián)陣列排布，數(shù)量可以單個(gè)或者多個(gè)并聯(lián)。該半導(dǎo)體激光器單元IOOa波長(zhǎng)范圍為 350 800nm。所述半導(dǎo)體激光器單元IOOa安裝在基板100上，該基板100在臨近該半導(dǎo)體激光 器單元IOOa的位置上設(shè)置有溫度傳感器a20，該溫度傳感器a20用于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器單 元IOOa的實(shí)際工作溫度，為恒溫控制和過溫報(bào)警提供溫度檢測(cè)采樣信號(hào)；該基板100在半 導(dǎo)體激光器單元IOOa的出射位置處設(shè)置有光功率傳感器a30，其作用是檢測(cè)半導(dǎo)體激光器 單元IOOa的實(shí)際光功率，為外部提供激光功率反饋采樣信號(hào)。所述半導(dǎo)體激光器模塊IOa 通過光學(xué)組件系統(tǒng)a80對(duì)半導(dǎo)體激光器單元IOOa發(fā)出的激光進(jìn)行耦合，該光學(xué)組件系統(tǒng) a80包括光學(xué)聚焦鏡組87、偏振耦合器88和快慢光軸準(zhǔn)直模塊89，如圖3d和3e所示，所 述光學(xué)組件系統(tǒng)a80設(shè)置于半導(dǎo)體激光器單元IOOa的出射光路軸線上，作用是將半導(dǎo)體激 光器單元IOOa產(chǎn)生的激光通過該光學(xué)組件系統(tǒng)的聚焦發(fā)射于光纖連接器a40的中心軸上， 同時(shí)保證當(dāng)光纖11旋接到光纖連接器a40時(shí)，能聚焦于光纖中心端面上，達(dá)到最大的光傳 輸效率，圖4e示意的應(yīng)用舉例可以看到，從半導(dǎo)體激光器管芯所發(fā)射出的激光束，經(jīng)過光 學(xué)組件系統(tǒng)a80進(jìn)行準(zhǔn)直、排列、聚焦轉(zhuǎn)變后，耦合到光纖連接器a40中心軸向的焦點(diǎn)，當(dāng)光 纖11通過光纖連接器a40銜接到該焦點(diǎn)時(shí)，保證該焦點(diǎn)上的激光能量匯聚于光纖11中心 端面重合。該方法比光束(Bundle)輸出形式輸出的激光器而言，可以并聯(lián)更多數(shù)量的激光 器管芯且管芯間陣列排列封裝，最大優(yōu)點(diǎn)是高功率、小體積；同時(shí)在基板100中還集成了 指示光光源all，指示光所發(fā)射的光通過鏡組86反射進(jìn)入偏振耦合器88，最后通過聚焦鏡 組87可與半導(dǎo)體激光器單元所發(fā)射的激光同時(shí)耦合進(jìn)入光纖11中，該指示光光源在醫(yī)療 手術(shù)過程中具有靶向定位和治療指引的重要作用。光纖連接器a40可以是SMA或者FC接 口，偏振耦合器88和鏡組86呈45°安裝。在光纖連接器a40通道中設(shè)有光纖插入檢測(cè)傳感器a50和光纖接口溫度傳感器 a60，用來檢測(cè)輸出端光纖是否銜接不良或脫落，以及接口因此引起的溫度過高，并將檢測(cè) 到的信號(hào)反饋給設(shè)備中的控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，保證半導(dǎo)體激光器模塊IOa的最大傳輸效率 和安全地運(yùn)行。這兩個(gè)傳感器為激光器有效傳輸提供檢測(cè)信號(hào)，更好地保護(hù)了半導(dǎo)體激光 器模塊10a?？芍脫Q保護(hù)窗口 a70安裝于光纖連接器a40后端，主要作用是為了當(dāng)頻繁連接光 纖11時(shí)，異物和灰塵極易通過光纖連接器a40通道進(jìn)入光學(xué)組件系統(tǒng)a80腔體中，阻礙了 軸向光學(xué)傳輸通道，嚴(yán)重影響傳輸效率。用此保護(hù)窗口可以保證腔體與外部的有效隔離；其 二，為了對(duì)污染面進(jìn)行清潔和更換，該保護(hù)窗口是嵌入式的固定于基板100，方便拆卸和更 換。光反射反饋窗口 a90設(shè)置在偏振耦合器88的一個(gè)分支光路上，其作用是在激光在 傳輸過程中，當(dāng)有激光由于外界原因反射時(shí)通過偏振耦合器88反射到該光反射反饋窗口，為外部提供激光反射反饋光信號(hào)。方便控制系統(tǒng)用此功能進(jìn)行檢測(cè)和控制。整個(gè)模 塊采用密封封裝，內(nèi)部充有氮?dú)?，目的是為了防止在制冷的作用下半?dǎo)體 激光器由于溫差而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，從而在工作過程中損壞激光器。所述的半導(dǎo)體激光器單元IOOa可以采用單個(gè)或陣列排布直接焊接在熱沉上激光
^^ ο所述的光纖插入探測(cè)傳感器可以是機(jī)械式的或者是光電式的。所述的激光管溫度傳感器是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)或正溫度系數(shù)熱敏電阻 (PTC)。所述的光功率傳感器是光電二極管(PD)類型的光電式傳感器。所述的指示光光源是波長(zhǎng)范圍為350 SOOnm的激光光源或LED光源。所述信號(hào)排線接口 al2用于實(shí)現(xiàn)各部分與治療控制器19的通訊連接。所述半導(dǎo)體激光器單元IOOa的所有半導(dǎo)體激光器管芯芯片可以通過所述激光器 驅(qū)動(dòng)電源13統(tǒng)一供電，無需單獨(dú)進(jìn)行供電。相對(duì)于背景技術(shù)中說明的耦合方式，該種耦合 方式的優(yōu)點(diǎn)是激光器的體積小、輸出功率高、耦合效率高、光斑直徑小、穩(wěn)定性好，較易驅(qū) 動(dòng)和控制。所述半導(dǎo)體激光器模塊IOa通過半導(dǎo)體制冷片IOb調(diào)節(jié)溫度，所述精密溫度智 能控制電路和散熱系統(tǒng)14采集半導(dǎo)體制冷片IOb冷端的溫度信號(hào)，并將該溫度信號(hào)輸送至 治療控制器19進(jìn)行處理，治療控制器19根據(jù)處理的結(jié)果控制半導(dǎo)體制冷片IOb的輸出功 率，使帶有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置的半導(dǎo)體激光器模塊IOa的工作溫度保持恒定。所述光動(dòng)力治療裝置10 —般用于產(chǎn)生治療光源。在進(jìn)行體腔治療時(shí)，所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)包括如圖2和5 所示的內(nèi)窺鏡50，所述內(nèi)窺鏡50具有活檢口 51、導(dǎo)光通道52和物鏡接口 53。當(dāng)進(jìn)行體內(nèi) 光動(dòng)力治療時(shí)，將光動(dòng)力治療裝置10的光纖11自內(nèi)窺鏡的活檢口 51插至腔內(nèi)的腫瘤病灶 區(qū)域，治療光源就會(huì)通過光纖11照射在病變部位進(jìn)行光動(dòng)力治療。當(dāng)然，所述光動(dòng)力治療 裝置10輸出的治療光源也可以直接進(jìn)行體表處的光動(dòng)力治療。如圖4所示，所述多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20用于產(chǎn)生熒光診斷激發(fā)光源、照明 光源和LED治療光源，因此，所述多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20包括多波長(zhǎng)LED光源210、執(zhí)行 機(jī)構(gòu)221、光學(xué)聚焦組件230、合束器260和可選擇光源240。所述多波長(zhǎng)LED光源210包括固 定板211和固定在固定板211上的至少一片LED發(fā)光基板212，每片LED發(fā)光基板212可以 封裝有單個(gè)LED芯片，也可以由數(shù)個(gè)相同波長(zhǎng)或者不同波長(zhǎng)的LED芯片陣列組成，所述LED 芯片的波長(zhǎng)范圍一般選擇在375nm 2200nm，所述LED芯片也可以是色溫為6000_6500k的 白光LED芯片，在此，可以根據(jù)需求提供各種波長(zhǎng)形式的LED發(fā)光基板212，LED發(fā)光基板 212在固定板211上以一定的方式排列在固定板211上。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)221可以帶動(dòng)固定 板211運(yùn)動(dòng)，使固定板211上的任一 LED發(fā)光基板212的發(fā)射光中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述光學(xué)聚 焦組件230的入射光軸線上，LED發(fā)光基板212的光束經(jīng)過光學(xué)聚焦組件230的整形和聚 焦準(zhǔn)直輸出到所述合束器260。所述可選擇光源240可以為內(nèi)窺鏡冷光源或者激光光源，在此，可以根據(jù)實(shí)際需 求進(jìn)行選擇，所述光學(xué)聚焦組件230的輸出端與合束器260的一個(gè)輸入端相連，所述可選擇 光源與合束器260的另一輸入端相連，合束器260的輸出端可以通過連接器270連接光纖 或者導(dǎo)光束23等傳輸光的載體。因此，經(jīng)過所述合束器260可分時(shí)輸出某一 LED發(fā)光基板212發(fā)出的光和可選擇光源240，或者輸出某一 LED發(fā)光基板212發(fā)出的光與可選擇光源所 形成的合束，如一種波長(zhǎng)的LED光源與激光光源進(jìn)行合成可形成另一種所需波長(zhǎng)的光源。
所述多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20可以配置核心控制裝置250，所述核心控制裝置 250可通過通訊接口與核心控制模塊組70進(jìn)行通訊，因此，可通過核心控制模塊組70下達(dá) 指令，使核心控制裝置250控制多波長(zhǎng)LED光源210和可選擇光源240的輸出情況，在單 獨(dú)使用該多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20，又可通過核心控制裝置250的預(yù)設(shè)指令控制多波長(zhǎng) LED光源210和可選擇光源240的輸出情況。所述核心控制裝置250通過驅(qū)動(dòng)裝置222控 制執(zhí)行機(jī)構(gòu)221帶動(dòng)多波長(zhǎng)LED光源210運(yùn)動(dòng)到所需的位置，其中運(yùn)動(dòng)命令可來自于核心 控制模塊組70或者在單獨(dú)使用時(shí)來自核心控制裝置250的預(yù)設(shè)指令。在本實(shí)施方式中，將 多片不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光基板212均固定在固定板211的正面上，所述光學(xué)聚焦組件230 朝向固定板211的正面，并且使其入射光軸線與固定板211的正面垂直，這樣，只要執(zhí)行機(jī) 構(gòu)221帶動(dòng)固定板211在其所在的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)即可使其上的任一 LED發(fā)光基板12的發(fā)射 光中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述光學(xué)聚焦組件230的入射光軸線上。為了使LED發(fā)光基板212能夠盡量工作在恒溫狀態(tài)下，所述多波長(zhǎng)LED光源210還 包括固裝在固定板211上的LED冷卻裝置213，在本實(shí)施例中，所有的LED發(fā)光基板212均 固定在固定板211的正面上，而所述LED冷卻裝置13則固裝在固定板11的背面上。所述 的LED冷卻裝置13可以包括熱電制冷器、溫度傳感器及帶散熱風(fēng)扇的散熱器，所述熱電制 冷器的冷端貼于固定板211的背面上，所述熱電制冷器的熱端與散熱器相連，進(jìn)而使熱電 制冷器的熱端所產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)冷方式散出，所述溫度傳感器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)固定板211 的溫度。作為醫(yī)用光源，所述LED發(fā)光基板212上封裝的LED芯片的波長(zhǎng)可以為紫 光375nm、藍(lán)光470nm、紅光630nm和紅光670nm，最大功率為10 100W ；也可以為藍(lán)光 405nm、紅光630nm、綠光532nm和近紅外光780nm，最大功率為5 50W ；還可以為色溫為 6000-6500k的白光LED芯片。因此，經(jīng)所述合束器260可以分時(shí)輸出任一 LED發(fā)光基板形成的光束和內(nèi)窺鏡冷 光源24g，所述封裝有色溫為6000-6500k的白光LED芯片的LED發(fā)光基板212輸出的白光 和內(nèi)窺鏡冷光源均可以作為照明光源，應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選擇，其它各種波長(zhǎng)的LED 光源可以作為熒光診斷激發(fā)光源，應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)所使用的光敏劑選用所適應(yīng)波長(zhǎng)的LED 光源，如所述紅光630nm和紅光670nm等適于作為需要大光斑面積的LED治療光源。為了便于人機(jī)交互，本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)還包括與核 心控制模塊組70通訊連接的顯示設(shè)置模塊90，通過顯示設(shè)置模塊90可設(shè)置多用途LED醫(yī) 用光源系統(tǒng)20的工作參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20的工作狀態(tài)。所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)30包括圖像采集裝置和圖像分析、處理及病 案管理模塊，所述圖像采集裝置配置有用于采集圖像數(shù)據(jù)的圖像采集鏡頭。圖像采集裝置 及分析處理系統(tǒng)30的圖像采集鏡頭連接到物鏡接口 53上，通過核心控制模塊組70開啟圖 像采集裝置及分析處理系統(tǒng)30，同時(shí)控制多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20輸出作為照明光源的 內(nèi)窺鏡冷光源或者LED發(fā)光基板212發(fā)出的白光，圖像分析模塊將對(duì)圖像采集鏡頭采集到 的普通圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像解析；當(dāng)需要對(duì)病灶部位進(jìn)行熒光分析時(shí)，同樣將圖像采集裝置 及分析處理系統(tǒng)30的圖像采集鏡頭連接到內(nèi)窺鏡的物鏡接口 53上，通過核心控制模塊組70開啟圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)30時(shí)，同時(shí)控制多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)20輸出作 為激發(fā)光源的與熒光診斷所用光敏劑所匹配波長(zhǎng)的LED光源，圖像分析模塊將對(duì)圖像采集 鏡頭采集到的熒光圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像解析。所述圖像處理模塊對(duì)經(jīng)解析的普通圖像數(shù)據(jù)和 /或熒光圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，最后，通過輸出裝置60，如顯示器和打印機(jī)等進(jìn)行顯 示輸出。同時(shí)，還可以通過打印機(jī)直接打印由病案管理模塊編輯的病案。如圖5所示，本實(shí)用新型所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的體內(nèi)治療技術(shù)方 案為通過內(nèi)窺鏡的活檢口 51輸入治療光源，并利用“分時(shí)復(fù)用”的方法， 通過一個(gè)內(nèi)窺鏡 的導(dǎo)光通道52分時(shí)輸入激發(fā)光源、照明光源或者LED治療光源，在多用途LED醫(yī)用光源系 統(tǒng)20通過內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光通道52向病灶區(qū)域輸入激發(fā)光源時(shí)便激發(fā)熒光反應(yīng)，使腫瘤組織 B與周圍的正常組織D分開，確定具體的病灶部位后便可進(jìn)行光動(dòng)力治療。另外，通過所述顯示設(shè)置模塊90可以設(shè)置工作條件，使核心控制模塊組70可以根 據(jù)預(yù)設(shè)的程序選擇相對(duì)應(yīng)的控制模式，而顯示設(shè)置模塊90可以實(shí)時(shí)顯示核心控制模塊組 70所處的工作狀態(tài)。所述光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的電源模塊(圖中未示出)接入220V市電， 并將其轉(zhuǎn)換為光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)的各組成部分所需要的工作電壓，通過電源 模塊為各組成部分供電。綜上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。 即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本實(shí)用新型的技 術(shù)范疇。
權(quán)利要求一種光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，包括光動(dòng)力治療裝置、多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)、圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)和核心控制模塊組；其特征在于所述核心控制模塊組根據(jù)光動(dòng)力治療、熒光診斷定位的要求控制所述光動(dòng)力治療裝置輸出治療光源，所述核心控制模塊組控制多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)選擇輸出用于進(jìn)行熒光診斷的激發(fā)光源、照明光源或者波長(zhǎng)不同于所述治療光源的LED治療光源；所述光動(dòng)力治療裝置輸出的治療光源直接進(jìn)行體表處光動(dòng)力治療，或者由光纖載體通過內(nèi)窺鏡的活檢口到達(dá)患者體腔的病灶區(qū)域進(jìn)行光動(dòng)力治療；所述多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)的輸出光源直接進(jìn)行體表處熒光診斷定位或者光動(dòng)力治療，或者通過所述內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光通道進(jìn)入患者體腔進(jìn)行熒光診斷定位、照明或者光動(dòng)力治療；以及，所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)受控于核心控制模塊組，所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)包括圖像采集裝置和圖像分析、處理及病案管理模塊，所述圖像采集裝置配置有圖像采集鏡頭；所述圖像采集鏡頭通過內(nèi)窺鏡的物鏡接口為圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)采集患者體腔病灶區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，或者采集體表病灶區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，所述圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像解析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述光動(dòng)力 治療裝置包括帶有多種檢測(cè)傳感器和保護(hù)裝置的半導(dǎo)體激光器模塊，所述半導(dǎo)體激光器模 塊包括用于產(chǎn)生治療光源的半導(dǎo)體激光器單元和光學(xué)組件系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體激光器單元安 裝在基板上，所述光學(xué)組件系統(tǒng)包括光學(xué)聚焦鏡組、偏振耦合器、快慢光軸準(zhǔn)直模塊，所述 光學(xué)組件系統(tǒng)設(shè)置于半導(dǎo)體激光器單元的出射光路軸線上，作用是將半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的 激光通過該光學(xué)組件聚焦發(fā)射于用于連接所述光纖的光纖連接器的中心軸上，同時(shí)保證當(dāng) 所述光纖旋接到光纖連接器時(shí)，能聚焦于光纖中心端面上；所述半導(dǎo)體激光器模塊的波長(zhǎng) 范圍為350 800nm，輸出光功率小于或等于10W。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述半導(dǎo)體 激光器模塊還包括光反射反饋窗口，其設(shè)置在偏振耦合器的一個(gè)分支光路上，其作用是激 光在傳輸過程中，當(dāng)有激光反射時(shí)通過偏振耦合器反射到該光反射反饋窗口，為外部提供 激光反射反饋。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述半 導(dǎo)體激光器模塊還包括可置換保護(hù)窗口，其安裝于所述光學(xué)組件系統(tǒng)與光纖連接器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述光 纖連接器的通道中設(shè)有光纖插入檢測(cè)傳感器和光纖接口溫度傳感器；所述基板上設(shè)置有用 于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器模塊實(shí)際工作溫度的溫度傳感器，為恒溫控制和過溫報(bào)警提供溫度檢 測(cè)采樣信號(hào)；所述基板在半導(dǎo)體激光器單元的出射光的位置處設(shè)置有用于檢測(cè)實(shí)際光功率 的光功率傳感器，為外部提供激光功率反饋采樣信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述多用途 LED醫(yī)用光源系統(tǒng)包括多波長(zhǎng)LED光源，以及作為所述照明光源的內(nèi)窺鏡冷光源或激光光 源；所述核心控制模塊組控制所述多波長(zhǎng)LED光源輸出所需波長(zhǎng)的用于進(jìn)行熒光診斷的激 發(fā)光源或者LED治療光源，或者輸出作為所述照明光源的LED光源；所述核心控制模塊組控 制內(nèi)窺鏡冷光源或者激光光源的輸出；所述多波長(zhǎng)LED光源和內(nèi)窺鏡冷光源或者激光光源 的輸出分別輸入至合束器的兩個(gè)輸入端，所述合束器的輸出端在對(duì)體腔使用時(shí)連接內(nèi)窺鏡的導(dǎo)光通道上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述多波長(zhǎng) LED光源集成有受控于所述核心控制模塊組的單片LED發(fā)光基板，或者多片具有相同波長(zhǎng) 或者不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光基板；所述多波長(zhǎng)LED光源還包括光學(xué)聚焦組件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所 述LED發(fā)光基板固定在一固定板上，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在核心控制模塊組的控制下帶動(dòng)固定板 運(yùn)動(dòng)，使固定板上的所需波長(zhǎng)的LED發(fā)光基板的發(fā)射光中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述光學(xué)聚焦組件的 入射光軸線上，運(yùn)動(dòng)到位的LED發(fā)光基板的光束經(jīng)過光學(xué)聚焦組件的整形和聚焦準(zhǔn)直輸出 到所述合束器的輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，其特征在于所述LED發(fā) 光基板由單個(gè)LED芯片，或者由數(shù)個(gè)相同波長(zhǎng)或者不同波長(zhǎng)的LED芯片陣列組成，所述LED 芯片的波長(zhǎng)范圍一般采用350nm 2200nm，或者所述LED芯片是色溫為6000_6500k的白光 LED芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)，包括光動(dòng)力治療裝置、多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)、圖像采集裝置及分析處理系統(tǒng)和核心控制模塊組，核心控制模塊組控制光動(dòng)力治療裝置輸出治療光源，控制多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)輸出激發(fā)光源、照明光源或LED治療光源；治療光源可由光纖通過內(nèi)窺鏡活檢口到達(dá)患者體內(nèi)，多用途LED醫(yī)用光源系統(tǒng)的輸出可由內(nèi)窺鏡導(dǎo)光通道進(jìn)入患者體內(nèi)，進(jìn)行熒光診斷定位、照明或光動(dòng)力治療。本實(shí)用新型的光動(dòng)力治療及熒光診斷定位系統(tǒng)在手術(shù)中提供全程的內(nèi)窺鏡或體表實(shí)時(shí)圖像分析、采集、觀察，并通過熒光診斷定位進(jìn)行對(duì)腫瘤在治療前、后定位分析及判斷，使光動(dòng)力療法、熒光診斷定位在治療腫瘤中取的較好的臨床效果。
文檔編號(hào)A61B5/00GK201727851SQ20102024416
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者吳榮亮, 杜毅 申請(qǐng)人:深圳市雷邁科技有限公司