一种光生物调节疗法的弱激光靶向系统

技术领域

本发明整体涉及光生物调节。更具体地，本发明涉及光生物调节疗法的弱激光靶向系统。

背景技术

光生物调节疗法使用低能量水平激光对损伤或病灶施加红光和近红外光，以改善伤口和软组织愈合，减少炎症，并且通过非热光化学效应缓解急性疼痛和慢性疼痛。光引发细胞内发生生化变化，其中，光子被细胞感光器吸收以引发化学变化。

本发明寻求提供一种用于光生物调节疗法的弱激光靶向系统，其将会克服或实质性改善现有技术的至少一些缺陷，或至少提供替代方案。

应当理解，如果本文提及任何现有技术信息，则此类提及并不构成承认该信息构成本领域、澳大利亚或任何其他国家的公知常识的一部分。

发明内容

本文提供了一种光生物调节激光靶向系统，其使用弱激光治疗各种内部组织损伤、创伤、溃疡、炎症等和/或控制感染。

该系统包括控制器以及联接到控制器的弱激光发射器。发射器可发射在10mW至500mW之间的低功率的通常在660nm至905nm范围内的红光和近红外光，以在皮肤表面靶区上提供约5W/cm

该系统还包括投影仪，该投影仪以可操作的方式联接到发射器并且由控制器控制以控制来自发射器的光的投影方向，例如，沿两条轴线。

控制器包括靶向控制器，该靶向控制器被配置用于在使用时控制投影仪将来自发射器的光引导到皮肤表面靶区上以靶向皮下靶区。

该系统可使用地理空间数据精确地靶向皮下靶区，该地理空间数据可从诸如CT扫描仪、CAT扫描仪、MRI扫描仪、结肠镜检查、内窥镜检查、X射线、乳房X光检查、超声检查等医学扫描设备和规程中获取。该系统可包括计算机辅助地理空间编辑器，以允许医生配置用于靶向关于3D患者身体表示的皮下靶区的地理空间数据。

该系统还可包括测距控制器，该测距控制器以可操作的方式联接到用于确定靶区的传感器，并且其中，靶向控制器根据由测距控制器确定的靶区来控制投影仪。

传感器可包括热传感器，该热传感器被配置用于确定指示炎症等皮肤表面热图形貌，并且其中，靶向控制器具体靶向温度升高的区。

传感器可包括视觉传感器，该视觉传感器被配置用于识别所施加的皮肤标记，诸如可见点边界或红外可见点边界。因此，医生可标记由视觉传感器检测到的治疗区，以控制靶向控制器的靶向。

测距控制器还可使用图像处理来处理从摄像机设备获取的图像数据，以识别身体的各个区域以进行靶向，例如通过形状识别和/或物体识别。因此，医生可指定右膝作为治疗的靶标，并且其中，测距控制器使用图像处理来识别右膝的位置。

如果投影仪的位置相对于皮下靶区移动，则测距控制器可进一步调整靶向控制器的靶向。

在实施方案中，系统的患者可用形式包括其中具有发射器和投影仪的小型施用器设备，该小型施用器设备以可操作的方式联接到用户界面设备，诸如智能电话、平板计算设备等。用户界面设备可在其上执行用于进行控制(包括靶区的标记、设置的设置等)的软件应用规程。用户界面设备可显示治疗区域，该治疗区域用从其摄像机获取的图像数据进行增强。施用器设备可使用来自用户界面设备的传感器的例如图像和/或其陀螺仪传感器。

在实施方案中，施用器设备是小尺寸设备，其可附接到用户界面设备并且其中可具有可充电电池，以向发射器供电或者可选地从用户界面设备汲取电力。因此，对于家居光生物调节疗法，用户可用一只手握住用户界面设备和附接的施用器设备，其中，系统使用测距控制器(通过热感测或视觉感测，以检测标记或识别身体部分)精确控制靶向控制器的靶向，而不管投影仪与皮下靶区的相对定位如何。

还公开了本发明的其他方面。

附图说明

尽管存在可能落入本发明的范围内的任何其他形式，但是，现在将仅通过示例的方式并且参考附图对本公开的优选实施方案进行说明，其中：

图1示出了根据实施方案的光生物调节激光靶向系统；

图2示出了根据实施方案的系统的示例性装置；

图3示出了示例性用户界面；

图4示出了图2的装置的施用器的侧立面图；以及

图5示出了图2的装置的施用器的正立面图。

具体实施方式

光生物调节激光靶向系统100包括控制器125以及由控制器125通过I/O接口113控制的弱激光发射器114。

系统100还包括以可操作的方式联接到发射器114并且由控制器125控制的投影仪115。

控制器125包括用于处理数字数据的处理器112。通过系统总线110与处理器112以可操作的方式通信的是被配置用于存储数字数据(包括计算机规程代码指令)的存储器设备109。计算机规程代码指令在逻辑上可分为各种计算机规程代码控制器108和相关联的数据105。在使用中，处理器112从存储器设备109获取用于进行解读和执行的这些计算机规程代码指令和相关联的数据，以实现本文所述的控制功能。

控制器125包括靶向控制器107，该靶向控制器被配置用于控制投影仪115将来自发射器114的光引导到皮肤表面靶区116上以靶向皮下靶区117。

发射器114可发射在10mW至500mW之间的低功率的在660nm至905nm范围内的红光和近红外光，以在皮肤表面靶区116上提供高达约5W/cm

投影仪115可沿两条轴线引导光，从而允许系统100将光引导到不同形状和不同尺寸的皮肤表面靶区116上。

投影仪115可包括控制发射器114的定向的机械常平架。在可选的实施方案中，机械常平架可调整反射光或传播光所通过或穿过的镜子或棱镜。

在实施方案中，投影仪115包括至少一个旋转棱镜，并且其中，发射器114按至少一个旋转棱镜的特定旋转偏移量进行操作以靶向皮肤表面靶区116。

在实施方案中，投影仪115可包括波束形成透镜。波束形成透镜可形成用于进行XY光栅扫描的精确点，或者可选地形成扫过皮肤表面靶标治疗区116的线。

控制器125可配置有表示皮下靶区117的地理空间数据104。

控制器125可包括用于从医学扫描仪设备101或规程接收地理空间数据104的数据接口111。医学扫描设备101或规程包括CT扫描仪、CAT扫描仪、MRI扫描仪、结肠镜检查、内窥镜检查、X射线扫描仪、乳房X光检查、超声检查等。

系统100可包括用于配置从患者扫描仪101接收到的地理空间数据的计算机辅助建模地理空间编辑器102。在实施方案中，地理空间编辑器102可包括可根据患者特定参数进行定制的患者身体的3D模型表示。

参考从患者扫描仪101接收到的数据，医生可配置表示3D模型内的皮下靶区117的地理空间数据104。例如，参照正面X射线数据和侧面X射线数据，医生可配置地理空间数据104以表示适当的皮下靶区117。

因此，在使用中，靶向控制器117靶向由地理空间数据104指定的皮下靶向区117。

靶向控制器117可参考投影仪115相对于皮下靶区117的相对定位，用地理空间数据104靶向皮下靶区117。

在一个实施方案中，投影仪115可放置在相对于患者的设定位置，并且其中，靶向控制器117靶向皮肤表面靶区116并且因此靶向相对于患者和投影仪115的相对位置的在其下方的皮下靶区117。在另外的实施方案中，靶向控制器117可配置有位置偏移量，例如表示投影仪115相对于患者的相对定位的X坐标、Y坐标和Z坐标。

在实施方案中，控制器125包括测距控制器106，该测距控制器以可操作的方式联接到用于确定靶区(诸如皮肤表面靶区116或皮下靶区117)的传感器，并且其中，靶向控制器107根据由测距控制器106确定的靶区控制投影仪115。

在实施方案中，传感器包括被配置用于确定皮肤表面热图形貌的热传感器119。热传感器119可包括朝向患者的皮肤定向的红外摄像机。可选地，热传感器119可包括红外温度传感器，该红外温度传感器发射通过透镜聚焦的红外能量束到皮肤表面靶区116的表面，以根据反射光束的能量确定其温度。

测距控制器106可确定温度升高的区域以供靶向控制器107进行靶向。温度升高的区域可指示需要治疗的炎症。

在另外的实施方案中，传感器包括视觉传感器118。在一个实施方案中，视觉传感器118被配置用于识别皮肤标记。例如，医生可使用视觉传感器118检测到的可见染料或红外可见染料使用皮肤标记来标记治疗区。皮肤标记可包括点，并且其中，靶向控制器107靶向围绕该点的区域。在可选的实施方案中，皮肤标记可包括边界，并且其中，靶向控制器107靶向边界内的区域。靶向控制器107可对视觉传感器获取的图像数据进行边界区分析图像处理，以确定用于进行靶向的被标记的边界内的区。

在实施方案中，当进行皮肤标记时，医生可参考由系统100的数字显示器123显示的由视觉传感器118捕获的图像数据指示皮肤标记，从而允许测距控制器106此后靶向所指示的标记。例如，一旦做出标记之后，医生就可以轻敲数字显示器123以指示标记。类似地，医生可轻敲在被标记的边界内的显示器123，从而允许范围控制器106随后靶向在该边界内确定的区。

在另外的实施方案中，传感器包括摄像机并且其中，测距控制器106采用形状检测和/或物体识别来确定用于进行靶向的身体区域。例如，测距控制器106可采用形状和/或物体识别来识别患者的身体的一部分以供靶向控制器107进行靶向。例如，为了靶向膝部，测距控制器106可采用形状检测来确定腿部的边界并且进一步采用物体识别的形状来确定膝部在大腿和小腿之间的位置。

在实施方案中，通过使用上述3D模型，用户可选择患者的身体的一部分进行治疗。例如，当医生可从所显示的3D模型选择膝部时，3D模型可显示在显示器123上。因此，范围控制器106可使用形状和/或物体识别来识别从3D模型选择的用于进行靶向的膝部。

测距控制器106和靶向控制器107可实时调整靶向，包括皮肤表面靶标治疗区116的位置是否相对于使用中的投影仪115移动。

控制器125可配置有可调整的设置103，在实施方案中，其例如可用于调整治疗方案。在实施方案中，设置103用于控制发射器114和投影仪115，包括用于设置是施加恒定光还是施加脉冲光、光能等级、剂量水平、治疗时间段和治疗频率。

发射器114和投影仪115可通过设置103进行控制以调整穿透深度。穿透深度可通过发射器114的能量等级进行控制。

在可选的实施方案中，穿透深度可相对于投影仪115和皮下靶区117的相对定位在几何学上进行控制。例如，当投影仪115的位置相对于患者移动时，皮肤表面靶区116上的入射点可由靶向控制器107控制以不受影响地靶向皮下靶区117的相同深度。

在实施方案中，控制器115与用户界面设备124以可操作的方式进行通信。用户界面设备124可采用移动通信设备、平板计算设备等形式。用户界面设备124可执行在其上的软件应用程序。

用户界面设备124可包括数字显示器123，该数字显示器被配置用于显示用于控制控制器125的操作的用户界面122。

用户界面122可显示操作参数。用户界面122可显示可调整的设置121。

用户界面122可显示皮肤表面靶区116的用从用户界面设备124的摄像机获取的图像数据进行增强的增强视觉图谱表示120。在实施方案中，图谱表示120是交互式的，用于标记治疗边界以供靶向控制器107靶向。

在实施方案中，小尺寸手持式施用器设备127包括发射器114和投影仪115。施用器设备127能够以可操作的方式联接到用户界面设备124。施用器设备127可包括在其中的用于为发射器114供电或可从用户界面设备124汲取电力的可充电电池。施用器设备127可在物理上附接到用户界面设备124或与其分离。

根据本实施方案，投影仪115可根据用户界面设备124相对于皮下靶区117的定向和位置来控制激光束。

例如，在施用器设备127在物理上附接到用户界面设备124的情况下，在家居光生物调节疗法期间，两者均可用一只手握住，其中，测距控制器106与视觉传感器118或热传感器119结合工作以调整靶向控制器107的靶向。在实施方案中，控制器使用从用户界面设备124的图像传感器获取的图像数据进行靶向，从而避免图像感测组件以及施用器设备127本身的相关计算要求。

在实施方案中，施用器设备127包括用于确定施用器设备的定向的陀螺仪传感器，并且其中，投影仪115进一步根据由陀螺仪传感器确定的施用器设备127的定向控制激光束。类似地，系统100可使用用户界面设备124的陀螺仪传感器，从而避免施用器设备127需要单独的陀螺仪传感器。

图2至图5示出了适用于桌面应用的系统100的示例性物理装置。图2示出了控制器125采用平板计算设备的形式，具有数字显示器123以及在其后的支撑支架126。

图3示出了由数字显示器123显示的示例性图形用户界面122，其可包括设置控件121、图谱表示120和其他图形用户界面元素。

该装置可包括单独的其中具有LLL发射器114和投影仪115的施用器127。

施用器127可保持在施用器托架128内，该施用器托架可包括立板130和脚板135。参考图5，立板130可包括凸缘129，该凸缘保持施用器127的后侧凹陷在托架128的立板130后面。施用器125可包括手柄杆131和投影头132。施用器125可包括来自手柄杆131的远端端部的硬连线控制缆线136。施用器127可包括用于控制施用器127的操作的控制按钮132。

投影头132可包括具有投影仪115的面部133，该投影仪具有在其中居中定位的可调光学器件并且光从该面部被投影到皮肤表面靶区116上。面部133还可包括作为视觉传感器118的红外摄像机134。

在实施方案中，在光生物调节疗法期间，施用器127可保持在托架128内。在可选的实施方案中，在光生物调节疗法期间手持施用器127，其中，其靶向由其测距控制器和/或其陀螺仪传感器控制。

出于解释目的的前述说明使用了特定的术语来实现对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言显而易见的是，为了实践本发明，不需要特定的细节。因此，出于说明和描述目的，呈现了本发明的特定实施方案的前述说明。这些实施方案并非意在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式，因为显然鉴于上述示教，可以进行许多修改和变化。选择和描述实施方案是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够更好地利用本发明以及进行了适合预期的特定用途的各种修改的各种实施方案。以下权利要求及其等效权利要求意在限定本发明的范围。

除非另有说明，否则本文所用的术语“约”或类似术语应解释为在所述值的10％以内。