一种多激光输出的智能激光治疗仪

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种多激光输出的智能激光治疗仪。

背景技术

阴道松弛症(vaginallaxity syndrome，VLS)是盆底功能障碍性疾病的一种，指各种损伤因素导致维持阴道收缩的肌肉张力下降以及纤维结缔组织的退行性变，引起患者阴道的外口和内部的截面增大，从而出现性交困难、阴道敏感性下降以及性功能障碍等问题，同时由于阴道结构松弛，进而会诱发尿失禁、盆腔脏器脱垂等其他盆底功能障碍性疾病。

激光是目前治疗阴道松弛等盆底功能障碍性疾病的一种微创物理疗法，常用的激光为铒激光(波长2940nm)，激光的能量作用于阴道壁的粘膜层，通过激活热休克蛋白和活化生长因子等促进细胞外基质增生，是阴道上皮增厚，此外热效应传导粘膜下的至固有结缔组织层，促进胶原纤维的收缩、重复，并产生新的胶原纤维，进而促使组织的紧致度和弹性提升。

现有技术的缺点如下：

l、激光治疗阴道松弛的原理是激光穿透阴道的粘膜层后对固有结缔组织层产生光热作用，促进固有结缔组织层胶原的新生和重塑。但在激光治疗前医生只能根据自身经验评估患者的阴道组织情况，然后设置激光输出参数。由于每个患者之间的差异较大，仅凭经验判断容易产生误判导致激光输出能量不符合患者的情况出现。此外，一个患者阴道内不同部位粘膜厚度也是有差异，单一的能量输出容易造成由于能量输出过大导致粘膜损伤、阴道组织灼伤甚至出血的情况发生，或者由于能量输出过小导致治疗无效的情况发生，所以医生通常采用询问患者主观感受的方式调整输出参数，但激光的作用是瞬时的，患者的感受具有延迟，增加治疗副作用发生的风险。

2、在激光治疗前医生会根据患者的自述、医生的触诊和通过仪器测量阴道内表面肌电或者阴道内压力评估疗效。但由于激光作用深度为μm级，目前常见的上述评估方式无法精准判断，同时由于患者的心理作用可能会夸大症状或隐瞒症状，导致医生无法制定合理的治疗方案。

3、在激光治疗完成后，由于阴道内较暗，需用窥阴器打开后光源照射才能观察，但激光治疗后粘膜组织脆弱，用窥阴器打开容易对阴道粘膜造成二次损伤，但是直接目视又无法观察内膜损伤情况，无法准确指导患者术后恢复方案。此外目前激光治疗后受损组织的恢复主要靠患者的自身修复，过程缓慢且影响因素较多，增加感染、瘢痕等并发症发生的风险。

技术内容

技术目的：针对现有技术中的缺陷，本发明公开了一种多激光输出的智能激光治疗仪，本发明通过主机单元输出三种类型的激光，满足用户的不同使用需求，并能够采集阴道组织的图像，便于操作者查看治疗仪在使用过程中用户的阴道状况。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种多激光输出的智能激光治疗仪，包括依次连接的主机单元、导光臂、光斑切换单元和操作探头，所述主机单元用于输出特定激光，导光臂用于将主机单元输出的特定激光传播至光斑切换单元，光斑切换单元具有多种孔径配置，用于根据主机单元设定的孔径，使得特定激光通过后形成特殊光斑直径的激光传入操作探头，所述操作探头置于阴道组织上，操作探头用于传播特殊光斑直径的激光至阴道组织上，在主机单元的控制下采集阴道组织的图像反馈至主机单元；所述主机单元用于根据阴道组织的图像设定光斑切换单元的孔径以及输出特定激光，所述特定激光包括三种类型，分别为2940nm铒激光、633nm红光和用于阴道组织图像采集的宽带光源。

优选地，所述主机单元包括主控模块和与主控模块连接的谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块和光路切换器，所述谱域光学相干层析成像模块用于输出宽带光源，接收主控模块发送的阴道组织的图像，并反馈主控模块输出的特定激光类型以及相应的激光参数，包括脉宽、频率、能量密度、功率、辐射度、脉冲延迟时间；所述铒激光模块用于输出2940nm铒激光以及根据主控模块发送的激光参数对2940nm铒激光进行调整，633nm红光模块用于输出633nm红光以及根据主控模块发送的激光参数对2940nm铒激光进行调整，所述光路切换器用于在主控模块的控制下调整谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块三个光路的开放和关闭。

优选地，所述主控模块包括图像识别与分割模块、图像测量模块、反馈模块；图像识别与分割模块接收采集的阴道组织的图像，进行处理后形成灰阶图像，并利用K最近邻算法依据灰阶图像将阴道组织的图像分割成粘膜层、固有结缔组织层和其他组织层，将分割后的图像传输至图像测量模块；图像测量模块接收到图像识别与分割模块输出的分割后的图像，分别对粘膜层和固有结缔组织层厚度进行测量，然后将测量结果传输至反馈模块，所述测量结果包括粘膜层厚度、粘膜层厚度变异性和固有结缔组织层厚度；反馈模块接收到图像测量模块的测量结果，根据预设数据库，为测量结果匹配对应的特定激光类型、激光参数和光斑参数，根据特定激光类型、激光参数控制铒激光模块、633nm红光模块和光路切换器输出特定激光，根据光斑参数控制光斑切换单元调整孔径。

优选地，所述测量结果包括粘膜层厚度、粘膜层厚度变异性和固有结缔组织层厚度，其中，粘膜层厚度的计算公式为：

其中，A

粘膜层厚度变异性的计算公式为：

固有结缔组织层厚度的计算公式为：

/>

其中，C

优选地，所述激光参数包括脉宽、频率、能量密度，其中脉宽范围为10-600微秒，频率范围为10-20赫兹，能量密度范围为0.8-3.2焦耳每平方厘米；光斑参数包括光斑直径，范围为2-5毫米。

优选地，所述预设数据库内容包括：根据粘膜层厚度和固有结缔组织层厚度设定特定激光类型、激光参数和光斑参数：

当粘膜层最小厚度为0时，特定激光类型设定为633nm红光，光斑直径为5毫米；

当粘膜层厚度范围在0-1微米时，特定激光类型设定为2940nm铒激光，能量密度为0.8J/cm

当粘膜层厚度范围在1-600微米时，特定激光类型设定为2940nm铒激光，能量密度为

当粘膜层最小厚度超过600微米时，特定激光类型设定为2940nm铒激光，能量密度为

其中，2940nm铒激光频率为：

优选地，所述测量结果还包括组织水肿程度，组织水肿程度的计算公式为：

优选地，所述预设数据库内容包括：根据组织水肿程度设定特定激光类型、激光参数和光斑参数：

当前测量过程中阴道粘膜最小厚度为0或组织水肿程度超过30％时，特定激光类型设定为633nm红光；

组织水肿程度范围在0-10％时，智能激光治疗仪显示结束工作；

组织水肿程度范围在10％-30％时，特定激光类型设定为2940nm铒激光。

优选地，智能激光治疗仪还设有显示单元，所述显示单元与主机单元连接，用于显示粘膜层和固有结缔组织层的测量结果、特定激光类型、激光参数和光斑参数。

优选地，所述主机单元还包括供电模块和冷却模块；供电模块用于为冷却模块、主控模块、谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块和光路控制器供电，冷却模块用于检测主机单元工作温度并在主机单元内实现循环冷却，冷却模块采用水冷的方式，在主机单元工作温度超出预设温度后实现循环冷却。

有益效果：

1、本发明通过主机单元输出三种类型的激光，满足用户的不同使用需求，并能够采集阴道组织的图像，便于操作者查看治疗仪在使用过程中用户的阴道状况；

2、本发明中设置谱域光学相干层析成像模块实现阴道组织的图像采集，准确测量粘膜层厚度、粘膜层厚度变异性和固有结缔组织层厚度，并通过预设数据库及时调整激光输出。

附图说明

图1为本发明的总结构示意图；

图2为本发明中主控模块结构示意图；

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一种多激光输出的智能激光治疗仪做进一步的说明和解释。

如附图1所示，一种多激光输出的智能激光治疗仪，包括依次连接的主机单元、导光臂、光斑切换单元和操作探头，所述主机单元用于输出特定激光，导光臂用于将主机单元输出的特定激光播至光斑切换单元，光斑切换单元具有多种孔径配置，用于根据主机单元设定的孔径，使得特定激光通过后形成特殊光斑直径的激光传入操作探头，所述操作探头置于阴道组织上，操作探头用于传播特殊光斑直径的激光至阴道组织上，在主机单元的控制下采集阴道组织的图像反馈至主机单元；所述主机单元用于根据阴道组织的图像设定光斑切换单元的孔径以及输出特定激光，所述特定激光包括三种类型，分别为2940nm铒激光、633nm红光和用于阴道组织图像采集的宽带光源。本发明通过主机单元输出三种类型的激光，满足用户的不同使用需求，并能够采集阴道组织的图像，便于操作者查看治疗仪在使用过程中用户的阴道状况；

所述主机单元包括主控模块和与主控模块连接的谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块和光路切换器，所述谱域光学相干层析成像模块用于输出宽带光源，接收主控模块发送的阴道组织的图像，并反馈主控模块输出的特定激光类型以及相应的激光参数，包括脉宽、频率、能量密度、功率、辐射度、脉冲延迟时间；所述铒激光模块用于输出2940nm铒激光以及根据主控模块发送的激光参数对2940nm铒激光进行调整，633nm红光模块用于输出633nm红光以及根据主控模块发送的激光参数对2940nm铒激光进行调整，所述光路切换器用于在主控模块的控制下调整谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块三个光路的开放和关闭。

本发明中设置谱域光学相干层析成像模块实现阴道组织的图像采集，准确测量粘膜层厚度、粘膜层厚度变异性和固有结缔组织层厚度，并通过预设数据库及时调整激光输出。

所述主机单元还包括供电模块和冷却模块；供电模块用于为冷却模块、主控模块、谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块和光路控制器供电，供电模块具有供电和调节电压、电流参数的功能，连接外部电源后，将外部电源转化后，为冷却模块、主控模块、谱域光学相干层析成像模块、铒激光模块、633nm红光模块和光路控制器提供满足各模块工作条件的电流、电压。

冷却模块用于检测主机单元工作温度并在主机单元内实现循环冷却，冷却模块采用水冷的方式，在主机单元工作温度超出预设温度后实现循环冷却，为主机单元内的各模块提供安全稳定的运行坏境。

如附图2所示，主控模块包括图像识别与分割模块、图像测量模块、反馈模块；图像识别与分割模块接收采集的阴道组织的图像，进行处理后形成具有黑、灰、白三种特征的灰阶图像，并利用K最近邻算法(KNN)依据灰阶图像的三种特征将阴道组织的图像分割成粘膜层、固有结缔组织层和其他组织层，所述其他组织层为肌肉层，具体的，灰阶图像中粘膜层为灰色，固有结缔组织层为白色，其他组织层为黑色；将分割后的图像传输至图像测量模块；图像测量模块接收到图像识别与分割模块输出的分割后的图像，分别对粘膜层和固有结缔组织层进行测量，然后将各层组织的测量结果传输至反馈模块，所述测量结果包括粘膜层厚度(单位：μm)，粘膜层厚度变异性(B)XX％，固有结缔组织层厚度(单位：μm)；反馈模块接收到图像测量模块的测量结果，根据预设数据库，为测量结果匹配对应的特定激光类型、激光参数和光斑参数，根据特定激光类型、激光参数控制铒激光模块、633nm红光模块和光路切换器输出特定激光，根据光斑参数控制光斑切换单元调整孔径；

本发明中还设有显示单元，所述显示单元与主机单元连接，用于显示粘膜层和固有结缔组织层的测量结果、特定激光类型、激光参数和光斑参数。

本发明加入了谱域光学相干层析成像模块可以在治疗前准确的测量阴道粘膜的厚度(XXμm)，指导后续激光输出的参数调整。激光输出后利用本装置的谱域光学相干层析成像模块对阴道组织进行扫描可以清晰的观察到阴道粘膜层和固有结缔组织层厚度的变化，更加客观的评估治疗仪使用效果。

本装置可以在激光输出后通过谱域光学相干层析成像模块对阴道粘膜进行扫描测量，观察有无表面缺损、红肿等问题，及时发现，预防严重的并发症。

如附图3所示，本发明中，智能激光治疗仪的使用过程如下：

步骤一、主控模块通过分析谱域光学相干层析成像模块传输的阴道组织图像获取阴道组织结构信息(阴道粘膜层厚度(A)XXμm，阴道粘膜层厚度变异性(B)XX％，阴道固有结缔组织层厚度(C)XXμm)。

l、获取灰阶图像上多个纵切面的阴道粘膜厚度为A

阴道粘膜层厚度(也就是阴道黏膜层平均厚度)为：

阴道粘膜层最小厚度为：A

即在灰阶图像上纵向切分为n个，得到每个纵切面的阴道粘膜厚度，取平均后得到灰阶图像阴道粘膜厚度；

阴道粘膜厚度变异性：

2、获取灰阶图像上多个纵切面的阴道粘膜厚度为C

阴道固有结缔组织层厚度：

步骤二、主控模块根据阴道组织图像分析结果(阴道粘膜层厚度(A)，阴道粘膜层厚度变异性(B)，阴道固有结缔组织层厚度(C))调整个体化的激光输出参数(脉宽、频率、能量密度)和光斑切换模块的光斑直径，然后开始输出铒激光或红光。

具体参数：

可调脉宽：10-300-600μs(微秒)；

可调频率e：10-20Hz(赫兹)；

可调能量密度F：0.8-1.5-3.2J/cm

可调光斑直径R：2-5mm(毫米)；

具体实现过程可参考文献：Dual Tissue Regeneration：Non-Ablative Resurfacingof Soft Tissues with

一、根据阴道组织特性A、B参数设置铒激光参数脉宽和能量密度以及光斑直径：

1.当A

2.当A＜1μm时，予以2940nm铒激光输出：能量密度0.8J/cm

3.当1μm≤A≤600μm时，予以铒激光输出：能量密度

4.当A

二、根据阴道组织特性A、C参数设置铒激光参数频率

步骤三、单次使用结束后主控模块通过分析谱域光学相干层析成像模块传输的阴道组织图像获取治疗后的阴道粘膜厚度(A”)，

获取处理后的图像上多个纵切面的阴道粘膜厚度为A”

阴道粘膜厚度：

步骤四、主控模块根据阴道组织图像分析单次使用后的阴道粘膜厚度(A”)，评估组织变化情况(根据

激光作用于组织会产生光热作用，铒激光的靶色基是水，通过组织中的水吸收光能，转化为热能。在这个过程中部分水会被加热或气化，组织含水量降低，正常情况下组织发生收缩，粘膜变薄。但组织发生严重的肿胀时候也要考虑组织不耐受的情况，所以当组织严重水肿时予以促进修复；

当当前测量过程中阴道粘膜层最小厚度为0时，予以633nm红光输出促进组织修复。当

当

当

本发明的使用流程为：

1、将主机单元、导光臂、光斑切换模块以及操作探头依次连接，保证连接处紧密；

2、连接外部电源，打开主机单元的供电模块和外部显示器模块；

3、操作探头放置于患者的阴道内；

4、调节主控模块开启谱域光学相干层析成像模块工作进行阴道组织检测；

5、显示器显示阴道组织结构特性，按照推荐参数主控模块调整铒激光模块或红光模块工作，并调节光斑切换模块切换光斑；

6、主控模块开启铒激光模块或红光模块工作进行阴道内激光输出；

7、待激光输出完成后主控模块再次开启谱域光学相干层析成像模块工作进行阴道组织检测，评估该部位组织变化情况，指导下一阶段方案(治疗仪使用结束、红光输出、铒激光补充输出)；

8、调整其他部位重复上述自动化治疗过程；

9、治疗结束后关闭电源。

上述技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。