專利名稱：激光照射治療的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光醫(yī)療器械領(lǐng)域。
用激光束照射作為一種新的醫(yī)療手段已日趨成熟。其適應(yīng)范圍仍在不斷地?cái)U(kuò)大。但是由于目前技術(shù)在下述兩方面與臨床應(yīng)用要求之間還存在著脫節(jié)，影響了激光照射治療的實(shí)際效果和它的迅速推廣。
首先，激光束方向性極好，能量非常集中。因而要求治療光束必須精確對(duì)準(zhǔn)病灶或特定體位進(jìn)行“逐點(diǎn)”恒定的或掃描的照射。稍許偏離則可能導(dǎo)致無效。其次，療效直接與正確的照射劑量有關(guān)。通常它是靠控制照射時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。為了保證持續(xù)照射時(shí)間能正確反映照射劑量，要求在受照射期間內(nèi)，受照射體位相對(duì)于激光斑應(yīng)保持毫米量級(jí)精度的相對(duì)靜止。某些場(chǎng)合使用光纖導(dǎo)光，雖然便于靈活地對(duì)準(zhǔn)病灶，但仍須醫(yī)生持續(xù)扶握。而且，由于多模的醫(yī)用光纖能量損耗較大，輸出的發(fā)散角偏大，限制了它的適用范圍。許多情況下仍須使用原激光束直接照射的方式。對(duì)于較大的激光器，目前采用的方法是借助于一個(gè)手調(diào)的反射鏡使激光束對(duì)準(zhǔn)病灶并設(shè)法使病體自我固定不動(dòng)。實(shí)際上很難達(dá)到上述的基本要求。而且醫(yī)生頻繁地調(diào)節(jié)或病人長時(shí)間的僵定不動(dòng)，不僅疲勞、苦惱和十分不便，主要的是限制了治療效果。
本發(fā)明是為了克服上述的技術(shù)脫節(jié)，完善激光治療手段而研制的醫(yī)用激光自動(dòng)跟隨系統(tǒng)。由于生病部位的復(fù)雜多樣，人體不自主移動(dòng)的隨機(jī)性，已有的激光定向控位技術(shù)均不能被移植。本發(fā)明不同于工程技術(shù)中的激光導(dǎo)向儀，也不同于激光雷達(dá)。我們稱它為“閉路激光雷達(dá)”。
本發(fā)明的基本方案是利用貼于待治療病灶適當(dāng)鄰位的位敏光電傳感器-光靶，將取自治療光束并與治療光束平行聯(lián)動(dòng)的監(jiān)控光束的位置偏差信號(hào)反饋給主反射鏡的伺服系統(tǒng)。從而使經(jīng)由主反射鏡反射的治療光束隨時(shí)被調(diào)整對(duì)準(zhǔn)病灶。由于反饋信號(hào)并非來自被照射治療體表，所以對(duì)病區(qū)本身的具體性狀無任何限定要求。本系統(tǒng)的時(shí)空響應(yīng)特性能夠保證治療光束及時(shí)跟上以自由放松姿勢(shì)接受照射治療的病體的不自主的小移動(dòng)。
圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。固定于臺(tái)桌上的大型激光系統(tǒng)1-1(精密和有高電壓危險(xiǎn)的設(shè)備)與病人隔離。借助于主反射鏡系統(tǒng)1-2將激光束1-3折向病體待照射部位1-4。主反射鏡系統(tǒng)裝在一個(gè)照相機(jī)三腳架上。它包含一個(gè)大曲率半徑的鍍有高反射介質(zhì)膜的會(huì)聚反射鏡和一套手動(dòng)電動(dòng)兩用的方向調(diào)節(jié)伺服機(jī)構(gòu)。手動(dòng)功能用于初始設(shè)置對(duì)準(zhǔn)待照射部位。電動(dòng)功能用于其后的自動(dòng)跟隨。二維取樣分束器1-5是一個(gè)光、機(jī)、電組合件。它從治療光束1-3中分取出一小部份能量(1-5%)并進(jìn)行振幅調(diào)制作為監(jiān)控光束1-6。監(jiān)控光光束1-6平行于治療光束1-3，但相對(duì)距離和空間方位可以二維連續(xù)地手動(dòng)調(diào)節(jié)。利用這個(gè)功能可以在病區(qū)1-4的周圍選擇最合適的體位作為監(jiān)控光靶1-7的固定位置。實(shí)際上取樣分束器1-5與主反射鏡系統(tǒng)是聯(lián)裝在一起的。當(dāng)治療激光波長為可見光時(shí)，監(jiān)控光靶1-7由四象硅光電池、濾光片和遮光罩組成。監(jiān)控光靶1-7與體膚的固定是利用隨機(jī)配備的雙面壓敏膠紙。光靶不接觸病區(qū)并與體膚隔離，可防止交插感染。
圖2是本系統(tǒng)的控制電路原理圖。四象限硅光電池2-1的每一對(duì)象限(例如水平的X1，X2)輸出的電信號(hào)IX1和IX2分別經(jīng)由前置選頻放大器2-2放大之后，同時(shí)各自進(jìn)入相應(yīng)的模擬減法器2-3和加法器2-4。而后將差信號(hào)(IX2-IX1)與和信號(hào)(IX2+IX1)饋給模擬除法器2-5。其運(yùn)算結(jié)果經(jīng)功率放大器2-6放大后驅(qū)動(dòng)主反射鏡系統(tǒng)1-2上控制相應(yīng)方向的伺服馬達(dá)，執(zhí)行隨動(dòng)跟蹤動(dòng)作。另一維(Y方向)以同樣原理工作。為了消除環(huán)境雜散光干擾，監(jiān)控光束1-6被一個(gè)斬波器調(diào)制。調(diào)制頻率fm與前置選頻放大器的通頻帶一致。前置放大級(jí)的輸入端有光強(qiáng)適配調(diào)節(jié);差放級(jí)有量程調(diào)節(jié)。二者與取樣分束器上的光強(qiáng)衰減器配合，可以使監(jiān)控電路既有足夠的靈敏度又工作在線性最好的范圍。經(jīng)過模擬運(yùn)算電路的處理，伺服電壓僅與體位偏移(幾何)量成正比。而與激光強(qiáng)度和穩(wěn)定性無關(guān)。所以本系統(tǒng)對(duì)任何功率的和任何不穩(wěn)定的激光器都有相同等級(jí)的跟蹤定位精度。
本系統(tǒng)的操作程序是(1)手動(dòng)調(diào)節(jié)主反射鏡系統(tǒng)1-2的反射鏡架，使它恢復(fù)到機(jī)械平銜位置(手動(dòng)歸零)。
(2)使病體處于相對(duì)最舒適的姿勢(shì)，通過三腳架上的調(diào)節(jié)鈕(粗調(diào))，和在(1)中使用過的手動(dòng)調(diào)節(jié)鈕(細(xì)調(diào))，使治療光束1-3基本對(duì)正治療部位1-4。
(3)在治療部位1-4周圍選擇一個(gè)固定監(jiān)控光靶1-7的適當(dāng)點(diǎn)(作標(biāo)記)。調(diào)節(jié)取樣分束器1-5，使監(jiān)控光束1-6射于此點(diǎn)。
(4)拿監(jiān)控光靶1-7對(duì)準(zhǔn)監(jiān)控光束1-6，理順X、Y方位。打開伺服電路，微微移動(dòng)光靶1-7，將治療光束1-3引到所要求的部位，貼定光靶。系統(tǒng)開始執(zhí)行自動(dòng)跟隨。
本系統(tǒng)的控制電路中含有各種工作狀態(tài)的顯示器件安裝于操作面板上，在運(yùn)行過程中醫(yī)生和病員可以同時(shí)看到系統(tǒng)是否工作正常;是否由于病體向單一方向偏移過多而造成超過本系統(tǒng)的隨動(dòng)范圍。以便于醫(yī)生或病員自己及時(shí)糾正坐、臥姿勢(shì)。另外，還備有定時(shí)系統(tǒng)，可以將選定的照射治療時(shí)間通過按鍵存入定時(shí)系統(tǒng)，到時(shí)發(fā)出可區(qū)別機(jī)號(hào)的訊響并自動(dòng)截?cái)嘀委煿馐?shí)現(xiàn)一人可照看多臺(tái)設(shè)備，減少醫(yī)生工作量，增加同時(shí)就診人數(shù)，提高工作效率。
本系統(tǒng)不僅是解放了醫(yī)生，輕松了病人。主要是因?yàn)樘岣吡苏諟?zhǔn)率，可以明顯地縮短治療時(shí)間，降低治療費(fèi)用。更有利激光照射治療技術(shù)的推廣。
本系統(tǒng)更換位敏光電接收器材料或加添同向模擬He-Ne激光束之后，可以應(yīng)用到任何醫(yī)用紅外激光照射治療系統(tǒng)。
實(shí)施例見附圖1、附圖2
說明書


圖11-1激光器1-2主反射鏡系統(tǒng)1-3治療光束1-4病體待照射部位1-5取樣分束器1-6監(jiān)控光束1-7光靶1-8監(jiān)控電路圖22-1四象限硅光電池2-2前置選頻放大器2-3模擬減法器2-4模擬加法器2-5模擬除法器2-6功率放大器
權(quán)利要求
1.一種激光照射治療的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征是采用位敏探測(cè)器構(gòu)成閉路雷達(dá)式的負(fù)反饋裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于有一個(gè)二維連續(xù)可調(diào)的取樣分束器，其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用光束橫移器。
3.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于配有減法、加法和除法模擬運(yùn)算電路的裝置。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于有實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)計(jì)時(shí)、訊問、停機(jī)裝置。
全文摘要
激光照射治療的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)是屬于激光醫(yī)療器械。該發(fā)明采用了位敏探測(cè)器，設(shè)計(jì)出一種閉路雷達(dá)式的醫(yī)用反饋?zhàn)詣?dòng)跟隨系統(tǒng)，解決了激光持續(xù)照射治療中的精確定位及自動(dòng)跟隨的難題，使患者可以自由放松地接受照射治療，解除了人工扶持及頻繁的調(diào)整對(duì)準(zhǔn)病位的困難，提高了照準(zhǔn)率及療效。該系統(tǒng)有運(yùn)行狀態(tài)顯示器，并具有自動(dòng)停機(jī)等功能，病人可自我糾正，醫(yī)生可一人操縱多機(jī)，本發(fā)明能用于任何醫(yī)用激光照射治療系統(tǒng)。
文檔編號(hào)A61N5/01GK1033444SQ87107300
公開日1989年6月21日 申請(qǐng)日期1987年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月11日
發(fā)明者董振基, 李學(xué)正, 沈鵬飛 申請(qǐng)人:董振基