专利名称：带有荧光诊断功能的光动力治疗装置及其操作方法
带有荧光诊断功能的光动力治疗装置及其操作方法技术领域：
本发明涉及光电子类医疗器械技术领域，特别涉及肿瘤光动力诊断学和光 动力治疗学的 一种带有荧光诊断功能的光动力治疗装置及其操作方法。背景才支术医学领域中，摄取光敏剂的活体组织受到适当的波长光照射时，会因光敏 剂受激发而产生单态氧和自由基以攻击靶组织，此现象称为光动力效应。利用光动力效应治疗疾病的方法称为光动力疗法(Photodynamic Therapy, PDT)。由 于光敏剂注入肺瘤患者体内后，会在肺瘤组织中形成较高浓度并维持较长时间， 因此选择合适时机对肿瘤实施治疗光照射，将引发强烈的光动力损伤，既直接 杀灭肺瘤细胞，还广泛破坏肿瘤孩i血管网，实现肿瘤控制。光源是光动力治疗的关键设备，其波长和功率应能满足光动力治疗对光剂 量的严格要求，即综合考虑光敏剂吸收特性和组织光透特性后的优选波长，以 及在较大范围投照仍可保证足够能流率的有效总输出。现有技术用于光动力治 疗的光源有激光器和卣素灯两类。激光器的优势是单色性好，光谱带宽可与光 敏剂要求完全匹配，输出大且可通过光纤高效传输。目前临床中常用的是半导 体激光器，而其他激光器则因可靠性、实用性、可维护性等问题被逐步淘汰。 但高功率半导体激光器成本较高，寿命较有限，是一种以腔内介入治疗应用为 主的高端产品。在仅需作表面照射治疗的应用领域，大功率卣素灯是一种可供 考虑的选择，其优势是成本较低。但囟素灯光i普带中只有很窄的一段可与光敏 剂要求匹配，需加装带通滤光片方能使用，输出利用率太低，难以提供足够高 的有效输出来满足大面积照射的需求，应用受到很大局限。近年来高速发展的 半导体发光二极管(Light Emitting Diode, LED),具有单色性较好(光i普带宽 20nm)，发光效率高、寿命长(可达10万小时)、成本低、体积小等明显优势， 通过多器件叠加后有效输出可达数瓦，甚至数十瓦，非常适合应用于体表或外 科开放面的表面照射光动力治疗。当光敏剂受到合适波长的光照射时，还会产生波长较长的荧光，此现象称 为光敏剂的荧光效应，利用光敏剂的荧光特征诊断疾病的方法称为光动力诊断(Photodynamic Diagnosis, PDD)。在光动力诊断中通常选择蓝紫光为激发光源， 以获得较高的荧光量子产率和较丰富的荧光信息。由于肿瘤组织和正常组织中 的光敏剂浓度存在较大差异，因此通过光动力诊断可清楚界定肿瘤侵犯区和周 边正常区。这既可用于肿瘤的早期发现，也可用于肿瘤治疗的目标指示。另一 方面，由于光敏剂在激发光的持续照射下将出现光漂白现象，光漂白会削弱光 动力作用并减少荧光量子产率，因此利用荧光分析还有可能确定光漂白的程度， 进而评估靶区组织的光动力反应量。在传统的光动力治疗方案中，光动力诊断与光动力治疗是分开进行的，且 依赖于不同的设备，因此诊断对治疗的指导作用将因信息对接的困难和人为判 断的误差而弱化，更重要的是无法对靶区的光动力治疗过程进行实时的自动监 控，并对治疗效果进行及时的客观评估。
发明内容为了解决现有技术中光动力诊断装置与光动力治疗装置依赖于不同的设备 且分开进行，诊断对治疗的指导作用会因信息对接的困难和人为判断的误差而 弱化的缺陷，本发明提供一种既可实现诊断功能又可实现治疗功能的带有荧光 诊断功能的光动力治疗装置及其操作方法。本发明解决现有技术问题，所采用的技术方案是提供一种带有荧光诊断功 能的光动力治疗装置，其包括主机和与该主机连接的操作头，该主机内部包 括控制该操作头的核心控制模块，该操作头内部集成LED阵列治疗光源、LED 阵列荧光激发光源和图像采集模块，该主机通过控制该LED阵列荧光激发光源 和LED阵列治疗光源的开启和关闭以设定为治疗模式或诊断模式，该主机对该 图像采集模块采集到的荧光图像进行分析，将解析数据与预设数据对比后发出 提示信号或控制指令。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该操作头内 部包括超声波测距模块，该超声波测距模块与该主机连接。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该图像采集 模块是CCD焚光照相机。\本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该LED阵列 治疗光源的中心波长是630nm,最大输出功率是IOW。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该LED阵列 荧光激发光源的中心波长430nm,最大输出500mW。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该主机内部 包括电源。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是包括与该主 机连接的鼠标、键盘、操作按键和显示屏。 —本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的进一步改进是该操作按键 包括控制LED阵列荧光激发光源的荧光开关、指示光开关、控制LED阵列治疗 光源的治疗光开关和自动治疗键。一种带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的操作方法，其包括如下步骤步骤1:将主机开机；步骤2:向主机输入患者资料、光敏剂名称和工作模式； 步骤3:调节该操作头的位置使光束完全覆盖病变部位； 步骤4:若该工作模式设定为诊断模式时，微调该操作头的位置；若该工作 模式设定为治疗模式，以预估照射时间的10%为一个时间单位，每个时间单位 结束后关闭LED阵列治疗光源，开启LED阵列荧光激发光源。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的操作方法的进一步改进是 若主机判断照射剂量没有达到最佳值，则关闭LED阵列荧光激发光源，开启LED 阵列治疗光源；若主机判断照射剂量已经达到最佳值，则关闭LED阵列治疗光 源。相较于现有技术，本发明带有焚光诊断功能的光动力治疗装置的有益效果 是具有诊断模式和治疗模式两种工作模式，可以实现治疗前光照范围的实地 确认和光照剂量的个体设计；治疗中靶区反应的实时检测和光照剂量的自动调 整；治疗后杀伤效果的随访评估和肺瘤残留的早期发现。因此有利于提高设备 的信息化水平，增强光动力治疗的科学性，同时为个体化治疗创造条件。同时 本发明有利于降低光动力治疗的成本，提高设备的智能化水平，同时减轻医生 的工作强度，减少人为的判断失误。\
图l是本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的基本原理结构示意图； 图2是图l中带有荧光诊断功能的光动力治疗装置ioo的一种实施方式结构示意图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。请参考图i,是本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的基本原理结构示意图。本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置100适合于体表或外科开 放面的表面照射光动力治疗。该带有焚光诊断功能的光动力治疗装置100包括 核心控制模块1、 LED阵列荧光激发光源2、 LED阵列治疗光源3和图像采集模 块4,该核心控制模块1连接并分别控制该LED阵列荧光激发光源2和LED阵 列治疗光源3的开启和关闭，该核心控制模块1同时与该图像采集模块4相连， 对该图像采集模块4采集到的荧光图像进行分析，然后将解析数据与预设数据 对比后发出提示信号或控制指令。该带有焚光诊断功能的光动力治疗装置00 具有两种工作模式，即诊断模式和治疗模式，当该LED阵列荧光激发光源2开 启且该LED阵列治疗光源3关闭时处于治疗模式；当该LED阵列治疗光源3 开启且该LED阵列焚光激发光源2关闭时处于治疗模式。诊断模式和治疗模式 分别用于治疗前后的光动力诊断和治疗过程的光剂量监控。请一同参考图2,是图1中带有荧光诊断功能的光动力治疗装置100的一种 实施方式结构示意图。该带有荧光诊断功能的光动力治疗装置300装置包括主机31 、与主机31连 接的操作头32、鼠标33、键盘34、操作按键35和显示屏36,该主机31内部 包括核心控制模块(图未示)和电源(图未示)，该操作头32是实施光动力诊断和光 动力治疗的主体，其内部集成了中心波长630nm最大输出IOW的LED阵列治 疗光源、中心波长430nm最大输出500mW的LED阵列焚光激发光源、超声波 测距模块和电荷耦合(Charge Coupling Device, CCD)图像采集模块，其中该CCD 图像采集模块是CCD荧光照相机，用于表面照射光动力治疗的智能化监控。该 操作按键35用于使用者直接操作，其包括控制LED阵列荧光激发光源的荧光 开关，指示光开关，控制LED阵列治疗光源的治疗光开关，自动治疗键等。该显示屏36显示采集到的图像或者出报告等。该带有荧光诊断功能的光动力治疗装置300的主要工作过程如下 该主机31开机后，其内部的核心控制模块先对连接在该主机31上的周边 模块工作状态进行自检，同时通过该显示屏36提示操作者输入患者资料、光敏 剂名称、工作模式等基本信息，并进一步提示操作者将该操作头32对准病变部 位，开启该操作按键35的指示光开关，调节该操作头32的位置使光束完全覆 盖病变部位。当该带有荧光诊断功能的光动力治疗装置300工作在诊断模式时，操作者 输入开始命令，开启该操作按键35中的荧光开关，该主机31内部的核心控制 模块控制该操作头32内部的LED阵列荧光激发光源开启，采集荧光图像并通 过图像处理给出病变预估范围。操作者据此微调该操作头32的位置，然后分别 采集白光图像和荧光图像存档。当该带有荧光诊断功能的光动力治疗装置300工作在治疗模式时，操作者 输入开始命令，该主机31内部的核心控制模块控制该操作头32内部的超声测 距模块测量该操作头32到被照部位的距离，计算出所需光功率和预估照射时间， 然后开启该操作按键35中的治疗光开关。在治疗过程中，以预估照射时间的10% 为一个时间单位，每个时间单位结束后自动或操作者关闭LED阵列治疗光源， 开启LED阵列荧光激发光源，采集荧光图像存档，并将解析数据与初始数据进 行比较，判断照射剂量是否达到最佳值，如未达到则关闭LED阵列荧光激发光 源，开启LED阵列治疗光源继续治疗，如达到则关闭LED阵列治疗光源，采集 白光图像存档，并在该显示屏36上提示治疗结束。这时该主机31自动将治疗 全程的所有图像、数据注入电子病例。该主机31内部还包括具备自动优化升级 功能的荧光分析软件，当医生将每个病例治疗前后的病理诊断结果及相关信息 输入系统后，系统将依统计学规律自动优化升级该荧光分析软件。相较于现有技术，本发明带有荧光诊断功能的光动力治疗装置100、 300具 有诊断模式和治疗模式两种工作模式，可以实现治疗前光照范围的实地确认 和光照剂量的个体设计；治疗中靶区反应的实时检测和光照剂量的自动调整； 治疗后杀伤效果的随访评估和肿瘤残留的早期发现。因此有利于提高设备的信 息化水平，增强光动力治疗的科学性，同时为个体化治疗创造条件。同时本发明有利于降低光动力治疗的成本，提高设备的智能化水平，同时减轻医生的工 作强度，减少人为的判断失误。因此随着诊疗病例总数的增加，设备分析判断 的精确性和符合率将随着增加。上述的详细描述仅是示范性描述，本领域技术人员在不脱离本发明所保护 的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。
权利要求
1. 一种带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在于包括主机和与该主机连接的操作头，该主机内部包括控制该操作头的核心控制模块，该操作头内部集成LED阵列治疗光源、LED阵列荧光激发光源和图像采集模块，该主机通过控制该LED阵列荧光激发光源和LED阵列治疗光源的开启和关闭以设定为治疗模式或诊断模式，该主机对该图像采集模块采集到的荧光图像进行分析，将解析数据与预设数据对比后发出提示信号或控制指令。
2. 根据权利要求1所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该操作头内部包括超声波测距模块，该超声波测距模块与该主机连接。
3. 根据权利要求1所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该图像采集模块是CCD荧光照相机。
4. 根据权利要求1所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该LED阵列治疗光源的中心波长是630nm,最大输出功率是IOW。
5. 根据权利要求1所述的带有萸光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该LED阵列荧光激发光源的中心波长430nm,最大输出500mW。
6. 根据权利要求1所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该主才几内部包4舌电源。
7. 才艮据权利要求1所述的带有萸光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于包括与该主机连接的鼠标、键盘、操作按键和显示屏。
8. 根据权利要求7所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其特征在 于该操作按键包括控制LFX)阵列荧光激发光源的荧光开关、指示光开关、控 制LED阵列治疗光源的治疗光开关和自动治疗键。
9. 根据权利要求1所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的操作方法，其包括如下步骤 步骤l:将主机开机；步骤2:向主机输入患者资料、光敏剂名称和工作模式； 步骤3:调节该操作头的位置使光束完全覆盖病变部位； 步骤4:若该工作模式设定为诊断模式时，微调该操作头的位置；若该工作模式设定为治疗;f莫式，以预估照射时间的10%为一个时间单位，每个时间单位结束后关闭LED阵列治疗光源，开启LED阵列荧光激发 光源。
10.根据权利要求9所述的带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的操作方 法，其特征在于若主机判断照射剂量没有达到最佳值，则关闭LED阵列荧光 激发光源，开启LED阵列治疗光源；若主机判断照射剂量已经达到最佳值，则 关闭LED阵列治疗光源。
全文摘要
一种带有荧光诊断功能的光动力治疗装置，其包括主机和与该主机连接的操作头，该主机内部包括控制该操作头的核心控制模块，该操作头内部集成LED阵列治疗光源、LED阵列荧光激发光源和图像采集模块，该主机通过控制该LED阵列荧光激发光源和LED阵列治疗光源的开启和关闭以设定为治疗模式或诊断模式，该主机对该图像采集模块采集到的荧光图像进行分析，将解析数据与预设数据对比后发出提示信号或控制指令。本发明具有诊断模式和治疗模式，可以实现治疗前光照范围的实地确认和光照剂量的个体设计；治疗中靶区反应的实时检测和光照剂量的自动调整；治疗后杀伤效果的随访评估和肿瘤残留的早期发现。本发明还提供一种带有荧光诊断功能的光动力治疗装置的操作方法。
文档编号G06Q50/00GK101268964SQ20071007360
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月20日 优先权日2007年3月20日
发明者张文生, 栋 杨, 王晓峰, 莫亚平 申请人:深圳市微创医学科技有限公司