一种可视化光动力治疗系统

专利2026-02-03  5


本申请属于光动力治疗,特别是涉及一种可视化光动力治疗系统。


背景技术:

1、根据国际癌症研究机构(iarc)和世卫组织发布的数据,2022年中国有482万新发癌症病例,并有321万人因癌症死亡。光动力疗法(photodynamic therapy,pdt)作为一种治疗肿瘤的新型方法,它能很好地保持组织器官的完整性,对肿瘤细胞具有相对的选择性和组织特异性。将光动力疗法与内窥镜技术相结合,具有非侵入性、微创、局部控制等优势,可以精确地定位和治疗肿瘤,减少对周围正常组织的损伤。此外,由于内镜技术的应用,医生可以实时观察治疗过程,提高治疗的准确性和安全性。

2、目前临床上最常应用的内镜主要是普通白光内镜,它利用氙灯或led发出的“白光”进行照明,然而在白光内镜下,一些微小及平坦病灶并不具有明显的特征表现,血管网显示模糊,黏膜微结构无法准确识别,容易遗漏早期或不典型的病灶,激光治疗前后表现并不明显。另外,色素内镜同样存在上色效果差,染色剂易引起副作用等缺陷。窄带成像内镜(narrow band imaging,nbi)利用窄带光波对胃肠道黏膜的穿透深度不同,从而增强图像中黏膜上皮和黏膜下血管的对比度和清晰度,但其普遍存在图像暗、远端病变的分辨率低且内镜结构复杂的缺点。目前内镜技术与光动力治疗技术尚未充分结合。在内镜下光动力治疗期间,光纤输出的治疗光以及来自组织的散射光可能会导致内窥镜ccd(电荷藕合器件)过饱和,画面出现曝光和漂白现象,影响术中的实时观察和监测。


技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、基于目前的光动力激光治疗内镜在治疗过程中,存在血管网图像显示模糊、黏膜微结构无法准确识别等问题,容易遗漏早期或不典型的病灶,激光治疗前后表现不明显。而一般的窄带成像内镜往往存在结构复杂、图像亮度低的缺点。同时光动力治疗激光输出模式多为连续输出,不利于实现个性化光动力治疗的问题,本申请提供了一种可视化光动力治疗系统。

3、2.技术方案

4、为了达到上述的目的,本申请提供了一种可视化光动力治疗系统,包括依次连接的电源模块、控制与显示终端和激光电源,所述电源模块与照明模块、耦合光纤和扩束镜依次连接,所述控制与显示终端与成像模块连接,所述成像模块包括依次排列的成像电荷藕合器件和成像镜组,所述激光电源、光动力治疗激光器和治疗光纤连接,所述控制与显示终端能够对照明模块进行控制,调整照明光的比例和亮度。

5、本申请提供的另一种实施方式为:所述照明模块包括540nm激光光源、415nm激光光源和白光光源。

6、本申请提供的另一种实施方式为:所述控制与显示终端控制所述540nm激光光源、所述415nm激光光源和所述白光光源分别对540nm激光、415nm激光、白光光源三个照明光源的输出功率进行单独控制,以调节三种照明光的比例和亮度,形成三种照明模式:1)白光照明模式,使用白光照明;

7、2)窄带光照明模式,使用415nm激光和540nm激光照明;

8、3)联动照明模式,使用窄带光与白光搭配照明。

9、本申请提供的可视化光动力治疗系统,应用于成像控制方法,所述方法包括:控制与显示终端产生ccd驱动时序信号控制ccd成像,同时根据ccd驱动时序信号发出三种模式激光时序信号,进而通过激光电源对光动力治疗激光器进行直接电流调制,以控制光动力治疗激光器输出三种模式的治疗激光。

10、本申请提供的另一种实施方式为:所述三种模式的治疗激光包括1)治疗激光模式a,ccd与治疗激光异步工作,即在ccd爆光时,治疗激光不出光,以免造成成像饱和,在ccd读出时,光动力治疗激光输出,此时不影响成像;

11、2)治疗激光模式b,ccd与治疗激光异步工作,即在ccd爆光时,治疗激光不出光,以免造成成像饱和,在ccd读出时间内,光动力治疗激光脉冲输出,脉冲频率和峰值功率大小可调;

12、3)指引模式,在ccd读出时间和曝光时间内,治疗激光连续地低能量输出。

13、本申请提供的另一种实施方式为:所述ccd驱动时序信号包括ccd曝光时间和ccd读出时间,光动力治疗激光器在ccd读出时间内输出治疗激光不干扰ccd成像,而在ccd爆光时间光动力治疗激光器不出光,保证ccd正常成像不致饱和。

14、本申请提供的另一种实施方式为:所述光动力治疗激光器为630nm半导体激光器。

15、本申请提供的另一种实施方式为:所述光动力治疗激光器与所述治疗光纤耦合,在光纤弥散发射端输出治疗激光,照射目标部位,实现治疗效果。

16、本申请提供的另一种实施方式为:所述方法应用于上消化道组织的成像。

17、3.有益效果

18、与现有技术相比,本申请提供的可视化光动力治疗系统的有益效果在于:

19、本申请提供的可视化光动力治疗系统,为一种基于图像增强技术的可视化光动力治疗系统,可实现高通量、高对比度的图像输出,缩小了内镜前端体积,同时照明模式和治疗激光输出模式可调,有助于实现个性化光动力治疗。

20、本申请提供的可视化光动力治疗系统,可以根据不同需求和治疗环境选择合适的照明模式,并可通过控制与显示终端分别控制三种光源照明的比例和亮度,实现最优化照明,最终得到高亮度、高清晰度和高对比度的图像,方便观察到隐藏病灶和对比病灶的治疗前后变化。此外,通过控制与显示终端还可以控制光动力治疗激光器输出三种模式的治疗激光,以适用不同的使用需求,减小组织细胞在治疗过程中的热损伤,利于实现个性化光动力治疗。

21、本申请提供的可视化光动力治疗系统,相比于一般的窄带成像内镜和光动力治疗镜头,本申请未引入复杂的滤光系统和机械结构,所设计的内镜前端结构紧凑、体积小。相比于之前的光动力治疗系统,可以在治疗过程中实现清晰成像,并通过控制与显示终端可以控制在ccd读出时间内治疗激光的脉冲频率和峰值功率等参数。治疗激光通过降低脉冲频率、增大激光电流,进而提高激光峰值功率,可以增大激光的治疗深度,同时保证组织细胞不受激光热损伤影响,有助于实现个性化光动力治疗。



技术特征:

1.一种可视化光动力治疗系统,其特征在于:包括依次连接的电源模块、控制与显示终端和激光电源,所述电源模块与照明模块、耦合光纤和扩束镜依次连接,所述控制与显示终端与成像模块连接,所述成像模块包括依次排列的成像电荷藕合器件和成像镜组,所述激光电源、光动力治疗激光器和治疗光纤连接,所述控制与显示终端能够对照明模块进行控制,调整照明光的比例和亮度。

2.如权利要求1所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述照明模块包括540nm激光光源、415nm激光光源和白光光源。

3.如权利要求2所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述控制与显示终端控制所述540nm激光光源、所述415nm激光光源和所述白光光源分别对540nm激光、415nm激光、白光光源三个照明光源的输出功率进行单独控制,以调节三种照明光的比例和亮度,形成三种照明模式:1)白光照明模式,使用白光照明;

4.如权利要求3所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:控制与显示终端产生ccd驱动时序信号控制ccd成像,同时根据ccd驱动时序信号发出三种模式激光时序信号,进而通过激光电源对光动力治疗激光器进行直接电流调制,以控制光动力治疗激光器输出三种模式的治疗激光。

5.如权利要求4所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述三种模式的治疗激光包括1)治疗激光模式a,ccd与治疗激光异步工作,即在ccd爆光时,治疗激光不出光,以免影响成像饱和,在ccd读出时,光动力治疗激光输出,此时不影响成像;

6.如权利要求5所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述ccd驱动时序信号包括ccd曝光时间和ccd读出时间,光动力治疗激光器在ccd读出时间内输出治疗激光不干扰ccd成像,而在ccd爆光时间光动力治疗激光器不出光,保证ccd正常成像不致饱和。

7.如权利要求6所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述光动力治疗激光器为630nm半导体激光器。

8.如权利要求7所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述光动力治疗激光器与所述治疗光纤耦合,在光纤弥散发射端输出治疗激光,照射目标部位,实现治疗效果。

9.如权利要求7所述的可视化光动力治疗系统,其特征在于:所述可视化光动力治疗系统应用于上消化道组织的成像。


技术总结
本申请属于光动力治疗技术领域,特别是涉及一种可视化光动力治疗系统。目前的光动力治疗内镜在治疗过程中,病变部位成像不佳。而一般的窄带成像内镜往往存在结构复杂、图像亮度低的缺点。同时光动力治疗激光不利于实现个性化光动力治疗。本申请提供了一种可视化光动力治疗系统,包括依次连接的电源模块、控制与显示终端和激光电源,电源模块与照明模块、耦合光纤和扩束镜依次连接,控制与显示终端与成像模块连接,成像模块包括依次排列的成像电荷藕合器件和成像镜组,激光电源、光动力治疗激光器和治疗光纤连接,控制与显示终端能够对照明模块进行控制,调整照明光的比例和亮度。有助于实现个性化光动力治疗。

技术研发人员:李永亮,冯海龙,陈冲,上官佳伟,李佳航,张馨元,王宁
受保护的技术使用者:长春理工大学
技术研发日:20231009
技术公布日:2024/7/25
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