基于多维监控模式的黄疸光照治疗系统及方法
【专利摘要】本发明涉及黄疸光照治疗领域，通过建立光照治疗过程的系统性控制及方法，解决了当前黄疸症中的治疗过程随意性大且效果难以控制的问题。本系统及方法创建了具有多维监控功能的多个监测子模块和具有多模发光功能的多波长光疗子模块以提高治疗的精确度；结合了监测反馈技术将治疗效果与治疗方案紧密结合。本系统及方法提高了光疗过程的可控性和易用性，提高了临床效率降低了医务人员的工作量，也彻底将家庭医疗变为可能。
【专利说明】基于多维监控模式的黄疸光照治疗系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及黄疸光照治疗领域，建立了光照治疗过程的系统性控制及方法。
【背景技术】
[0002]新生儿黄疸是一种临床常见体征，发生率高达60%~80%。当血液中未结合胆红素浓度超过5~7mg/dl时即出现肉眼可见黄疸征，故又称高胆红素血症。部分该病可引起胆红素脑病，严重者病死率高，存活者多留有后遗症。因此，对新生黄疸患儿进行系统监测并及时干预是预防胆红素脑病的核心和关键，具有重要的临床意义。
[0003]光照疗法因其无创、易行、有效等特点，是当前临床治疗高未结合胆红素血症的常规手段。其原理为，在光的作用下，患儿血液中的未结合胆红素转变为水溶性异构体，之后随胆汁和尿液排出。但在实际临床中，光疗疗法的效果受多方面因素的影响。
[0004]其中，光源影响因素有:光谱、辐射强度和辐照面积等参数。其中，波长425~475nm的蓝光和510~530nm的绿光的治疗效果已经获得临床共识并广泛应用，而白光因同时含有上述两种波长也在一定范围内得到应用；此外，辐照强度和辐照面积与光疗设备的结构和配置有关。现有专利、文献均局限于与光源相关的开发与改进，在实现中使用单一治疗光源，并人工相机调整光源参数。如专利CN102327672A所实现的蓝光治疗毯，采用固定波长和强度的蓝光光源；专利CN102327671A所申请的可编程控制治疗床，部分实现了对辐射强度和面积的控制，以及蓝光与白光之间的切换，其中白光仅做照明而非治疗；专利CN2695024Y所申请的治疗毯，实现了治疗过程中对患儿体温的监控；专利CN2721134Y所申请的治疗装置，实现了对治疗时间的控制；专利CN201105098Y所实现的治疗灯，实现了人工开关控制；专利CN201710827U所申请的光疗灯，实现了定时和亮度调节，即所谓光强控制。
[0005]实际上，临床中医疗干预方案的制订也同样重要。即，在光疗前后及过程中，通过定时检测TCB (经皮胆红素)或TSB (总血清胆红素)，依据患者体内胆红素浓度现状和变化趋势，并按照相关医疗指南，医务人员制定光疗方案并判断光疗效果。现有文献均缺乏治疗中对黄疸病情的监测，仍需要医务人员持续追踪并调整治疗方案。也即，实现光疗与监测有机结合的解决方案目前仍是空白。
[0006]从高胆红素血症的病理特点来看，光疗与监测的结合存在着现实的合理性。首先，胆红素的表现存在差异性，即由于人体解剖结构及血液循环的生理原因，胆红素分布于全身部位且浓度各不相同，所以黄疸浓度在体表呈差异性分布，如图2所示。临床实践中，包括前述专利在内的技术并不满足根据不同部位施加不同的光照的需求，因此治疗效果存在较大优化空间。其次，胆红素在体内的变化是动态的。光疗过程中，患者体内的胆红素浓度将随治疗效果呈动态变化，同样也反映了病情的变化趋势。临床上，受制于现有技术和经济的因素，对患者实施检测的位置和次数是有限的；受限于医务人员的工作量及工作能力，治疗方案的实施和调整的时机有时会滞后。因此，当前专利技术在组成架构和工作模式方面均存在较大改进余地。[0007]综上，创建治疗与监测有机结合的系统并辅之以相匹配的新型光照技术，同时以相关医疗指南为依据建立智能化的反馈机制，可实现光疗效果的实时监测和参数的最优调节。在优化治疗效果、加速治疗过程方面具有较强临床意义；同时也将降低专业门槛，为推广家庭光疗创造条件，对推动医疗体制改革产生社会意义。
【发明内容】
[0008]本发明目标是，针对新生儿高胆红素血症的生理特点，基于光照治疗技术和电子控制技术，提供一种具有多维实时监测、适时反馈进而控制实施多模治疗方案的治疗系统，并在系统基础上提出一套基本的操作方法。
[0009]实施的技术方案为，根据胆红素浓度监测结果，依照临床医疗指南预置参数并实施治疗的一套监控系统，如图1。浓度的监测基于多维TCB技术，即通过分布于患者体表多个位置的监测模块，实时检测各位置的胆红素浓度值及变化趋势；光照治疗的实施基于多维、多波长光源技术，即在患者周身对应于监测位置分别布署多组具有不同波长光源的光疗模块，模块发光的时长和波长均受控；治疗方案的计划植于控制模块，根据前述监测模块的数据，医务人员在控制模块中预置相应的参数以控制光疗模块输出；治疗方案的实施基于前述各模块组成的系统，依据监测数值的反馈，系统通过控制模块调节光疗模块的输出。系统中，监测模块和光疗模块均与控制模块物理连接；监测模块受控并向控制模块提供数据；光疗模块受控执行相应指令。
[0010]所述的控制模块用于接受用户(医务人员)的数据输入，并根据输入控制监测模块和光疗模块的工作；同时，控制模块还用于从监测模块接收数据；此外，控制模块将监测数据、治疗方案、治疗结果的内容通过多种方式告知(或示警)用户，包括有线或无线传输的图形、文字、声音、语音方式；上述内容同样支持用户执行归档、查询、打印的功能。 [0011]所述的监测模块受控于控制模块，遵照指令实时采集患者体内的胆红素浓度数据并传送。监测模块包括一组子模块，每个子模块分别放置于于患者体表的不同区域(I~5共5个区域，如图2)，分别检测并采集各区域的数据。因为子模块的数量对判定病情至关重要，也决定了的实施治疗的效果，故推荐5个以上采集点(图2中每个区域至少放置I个采集点)，但任何数量的采集点均属本专利的保护范围。
[0012]所述的光疗模块受控于控制模块，遵照指令发光以执行光照治疗方案。光疗模块由一组子模块组成，在如图2所示的体表区域，每放置I个监测子模块均对应放置至少一个治疗子模块，以保证覆盖最大的皮肤面积，提高治疗效果。每个治疗子模块分别由多个光疗单元组成，如图3;每个光疗单元由白、绿、蓝3种光源组成，各色光源交互/间隔排列，如图
4。控制模块发出的指令分别控制光疗模块中的各个光疗单元，包括单个光源发光与否、发光时长、发光强度均可控，其中发光强度可受控动态连续调节。
[0013]本系统的治疗实施操作方法包含9个步骤，如下:
[0014]步骤0.按照图2的标识，用户(医务人员)将监测模块和光疗模块对应放置于患者身体的各个部位，其中监测子模块和光疗子模块之间的位置和数量一一对应；
[0015]步骤1.用户(医务人员)通过控制模块输入患者的基本情况，包括ID号，性别，体重，早产时间，种族；
[0016]步骤2.用户(医务人员)通过控制模块设定监测模块的控制参数，包括选择子模块，确定患者身体的受监测部位,监测数据的更新频率,监测时长；
[0017]步骤3.用户(医务人员)通过控制模块设定监测数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员；
[0018]步骤4.用户(医务人员)通过控制模块启动监测模块；
[0019]步骤5.用户(医务人员)通过控制模块获取监测数据并查阅患者的病情，包括胆红素的浓度分布情况，发展趋势；
[0020]步骤6.用户(医务人员)通过控制模块设定光疗模块中的光源发光参数，包括，患者身体所布设光疗子模块的发光时机，所需波长(或波长组合)，范围、强度、时间；强度是否需要调整，调整的时机、趋势和范围；波长是否需要调整，调整的时机、范围。
[0021]步骤7.用户(医务人员)通过控制模块设定治疗或报警限值，即实时获取某个监测了模块所检测的胆红素的浓度信息，当超过限值时则熄灭所对应的治疗子模块。
[0022]步骤8.用 户(医务人员)通过控制模块设定监测数据、治疗数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员。
[0023]本系统所实施的光照治疗在范围、强度、时间均随黄疸的实时物理存在为依据，并借助反馈机制实现了对治疗过程的合理控制。因此，本发明的作用效果客观、明确。首先，治疗方案的制订和实施有客观的数据支持并有明确的针对性，治疗方案符合人体的病理、生理特征，有助于获得有效治疗结果。即，通过多维监测和多维光照治疗，实现了在患者体表的不同位置，施加不同时长、不同强度、不同波长(或波长组合)的光照的功能。其次，医务人员可实时跟踪患者病情的发展趋势和治疗效果，并按照需要及时调整治疗方案。另外，系统完整的反馈监控和报警通知机制，降低了医务人员的工作强度和失误率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1.治疗系统架构示意
[0025]图2.人体区域划分示意，以头为起始，数字从I依次增加到5
[0026]图3.光疗模块结构示意，每个模块由多个图4所示的光疗单元依次排列组成
[0027]图4光疗单元结构示意，每个单元由3色光源交互间隔组成
【具体实施方式】
[0028]系统的实现，包括控制模块、监测模块和光疗模块的分别实现以及用于引导工作流程的软件的实现。
[0029]控制模块的实现基于于两种方式，一是利用嵌入式技术的MPU(Micro processunit)实现，二是使用个人计算机实现，在软件上实现各种工作流程的限定、参数的预设和相关信息的管理，在硬件上实现通过有线或无线通讯技术分别与监测模块和光疗模块连接。
[0030]监测模块利用色度传感器采集身体各部位的肤色信息，并受控与控制模块通讯，实现胆红素在身体的浓度分布的探测，从而帮助判断黄疸症病情。
[0031]光疗模块的物理实现有两种方法，一是基于点发光的LED，共有白、绿、蓝三种颜色，即每个光疗子模块均采用多数量个相间排列的LED，模块整体上形成面光源，并覆盖于所需治疗的部位；二是基于线发光的侧光光纤(或通体发光光纤)，即每个光疗子模块采用三只三色LED光源，分别通过三根侧光光纤发出各自波长光线，三根光纤相绞编织成布状，同样在整体上形成而光源并覆盖于所治疗的部位。上述两种方法中的各种颜色均可分别控制，发光与否及时间均通过开关电路时间实现，发光强度通过电流强度调整电路实现。
[0032]治疗系统的使用方法。参照图2中的号码标识，根据需要将多组监测子模块和光疗子模块覆盖于患者身体各个部位，并与控制模块建立通讯联系；医务人员按照权利7所述的方法，通过控制模块实施治疗方案并监控治疗过程。方法如下，
[0033]步骤0.按照图2的标识，用户(医务人员)将监测模块和光疗模块对应放置于患者身体的各个部位，其中监测子模块和光疗子模块之间的位置和数量一一对应；
[0034]步骤1.用户(医务人员)通过控制模块输入患者的基本情况，包括ID号，性别，体重，早产时间，种族；
[0035]步骤2.用户(医务人员)通过控制模块设定监测模块的控制参数，包括选择子模块，确定患者身体的受监测部位,监测数据的更新频率,监测时长；
[0036]步骤3.用户(医务人员)通过控制模块设定监测数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员；
[0037]步骤4.用户(医务人员)通过控制模块启动监测模块；
[0038]步骤5.用户(医务人员)通过控制模块获取监测数据并查阅患者的病情，包括胆红素的浓度分布情况，发展趋势；
[0039]步骤6.用户(医务人员)通过控制模块设定光疗模块中的光源发光参数，包括，患者身体所布设光疗子模块的发光时机，所需波长(或波长组合)，范围、强度、时间；强度是否需要调整，调整的时机、趋势和范围；波长是否需要调整，调整的时机、范围；
[0040]步骤7.用户(医务人员)通过控制模块设定治疗或报警限值，即实时获取某个监测了模块所检测的胆红素的浓度信息，当超过限值时则熄灭所对应的治疗子模块；
[0041]步骤8.用户(医务人员)通过控制模块设定监测数据、治疗数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员。
【权利要求】
1.一种光照治疗系统，其特征在于， 由三种模块组成，控制模块、监测模块和光疗模块，其中控制模块为I组，后两种模块的数量至少分别为5组，可由医务人员根据病情按需增减，因此无论实际应用中的数量为多少，均受本专利保护；其逻辑关系为，前者由医务人员按需支配后两者模块的工作状态，后两者模块之间在数量和空间分布上形成一一对应关系并由医务人员预置于患者身体各个部位；工作基本原理为，利用监测模块从身体多个位置实时采集数据，并根据该数据适时做出反馈动作，进而控制多模光疗模块实施治疗。
2.如权利I所述的控制模块，其特征在于， 基于嵌入式或计算机软件硬件技术；通过人机交互介面预置各类临床必要信息，包括患者的个人及生理等基本信息，如序号、性别、种族、体重、身高等；通过人机交互随时控制或预置参数实施控制，实现监测模块和光疗模块的多种功能，如控制多个监测模块并启停其中的单个或多个模块联合采集数据，且启停时机及采集时间均可控；控制多个光疗模块并启停其中的单个或多个模块联合发光，且启停时机、发光强度及发光时间均可控；基于患者信息之间的逻辑对应关系，包括的基本信息、监测参数信息和治疗控制信息，实现信息的管理，如信息的监测、查询、归档和传输；当监测参数超出预置范围时，启动提示或报警，以告知医护人员；前述信息的显示方式、项目以及传输方式、项目均可控。
3.如权利I和权利2所述的监测模块，其特征在于， 监测模块的数量为5组子模块，或按需增减；其被医护人员放置于患者身体各个部位，其中每个部位布置I组监测子模块，故称多维监测模块，其在人体的分布位置服从于人体血液循环的生理特征，如图2中的号码所示，并受控于权利2所述的控制模块。
4.如权利I和权利2所述的监测模块的工作方法，其特征在于， 监测模块由多个子模块组成，其监测特征均可控，包括监测与否，监测的时长。
5.如权利I和权利2所述光疗模块，其特征在于， 光疗模块的数量为5组子模块，或按需增减；与监测模块的布设位置和数量相对应，同样分布于身体各个部位，其在人体的分布位置如图2中的号码所示，每组光源均由多个光疗单元组成，每个单元由白、绿、蓝3色光源组成，各色光源交互相间组合配对，故称多模光疗模块，并受控于权利2所述的控制模块；每组子模块达到3种颜色时可达到较佳效果，在实现中可按需选择并重新组合，但无论何种组合方式，如增加、减少颜色，颜色间的排列方式，均受本专利保护。
6.如权利I和权利2所述的光疗模块的工作方式,其特征在于， 每组光疗子模块，均由多个光疗单元组成，而每个单元均由白、绿、蓝3色光源组成，其发光的特征均可控，包括发光与否，发光的时长，发光的色彩组合。
7.如权利I和权利2所述的控制系统工作方法的设计，其特征在于以下9个步骤或不同步骤间的组合， 步骤0.按照图2的标识，用户(医务人员)将监测模块和光疗模块对应放置于患者身体的各个部位，其中监测子模块和光疗子模块之间的位置和数量一一对应； 步骤1.用户(医务人员)通过控制模块输入患者的基本情况，包括ID号，性别，体重，早产时间，种族； 步骤2.用户(医务人员)通过控制模块设定监测模块的控制参数，包括选择子模块，确定患者身体的受监测部位，监测数据的更新频率，监测时长； 步骤3.用户(医务人员)通过控制模块设定监测数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员； 步骤4.用户(医务人员)通过控制模块启动监测模块； 步骤5.用户(医务人员)通过控制模块获取监测数据并查阅患者的病情，包括胆红素的浓度分布情况，发展趋势； 步骤6.用户(医务人员)通过控制模块设定光疗模块中的光源发光参数，包括，患者身体所布设光疗子模块的发光时机，所需波长(或波长组合)，范围、强度、时间；强度是否需要调整，调整的时机、趋势和范围；波长是否需要调整，调整的时机、范围； 步骤7.用户(医务人员)通过控制模块设定治疗或报警限值，即实时获取某个监测了模块所检测的胆红素的浓度信息，当超过限值时则熄灭所对应的治疗子模块； 步骤8.用户(医务人员)通过控制模块设定监测数据、治疗数据显示或传输的项目和方式，以及时告知医务人员。
【文档编号】A61N5/06GK103961803SQ201310034766
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月29日 优先权日:2013年1月29日
【发明者】吴本清, 朱友平 申请人:深圳市安保科技有限公司