一种肿瘤激光治疗装置

技术领域

本发明涉及肿瘤医疗装置技术领域，尤其涉及一种肿瘤激光治疗装置。

背景技术

癌症是严重危害人类健康的重大疾病，放射治疗和药物治疗作为癌症的重要治疗手段，尽管可以杀灭肿瘤，但是也不可避免带来治疗相关性副作用，如放射性皮炎、放疗化疗相关性口腔粘膜炎、化疗相关性外周神经病变、肿瘤治疗相关性局部淋巴水肿、局部疼痛等。

低水平激光治疗(Low-level Laser therapy)利用可见红光或近红外光对局部治疗，主要发挥其光生物调节治疗，其治疗的主要机制为利用激光诱发正常组织的光化学反应，并非利用激光对肿瘤组织局部杀伤作用。由于低水平激光激发光化学反应，促进治疗的正常组织修复、从而治疗抗肿瘤治疗相关的口腔黏膜炎、皮炎、疼痛水肿等并发症，但目前的肿瘤医疗装置存在操作复杂的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有治疗技术的不足，提供了一种肿瘤激光治疗装置。

本发明的一种肿瘤激光治疗装置的技术方案如下：

包括控制器、激光发生器、激光头和可弯曲激光输出管；

所述可弯曲激光输出管的两端分别设置激光发生器和激光头；

所述控制器用于控制所述激光发生器射出符合预设激光参数的激光，以使所述符合预设激光参数的激光依次通过所述可弯曲激光输出管和激光头射出。

本发明的一种肿瘤激光治疗装置的有益效果如下：

可弯曲激光输出管可根据实际情况进行弯曲，以使激光头射出的符合预设激光参数的激光输出到需要治疗的位置，极大降低医护人员的操作难度。

在上述方案的基础上，本发明的一种肿瘤激光治疗装置还可以做如下改进。

进一步，还包括自动机械手控制装置或/和机械控制装置，所述激光头设置在所述自动机械手控制装置或/和机械控制装置上；

所述控制器还用于：通过控制自动机械手控制装置或/和机械控制装置，以驱动所述激光头移动。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过自动机械手控制装置能够实现对激光头的更精准控制，以使激光头射出的符合预设激光参数的激光更精准输出到需要治疗的位置。

进一步，所述激光发生器的数量为三个，分别为第一激光发生器、第二激光发生器和第三激光发生器，所述可弯曲激光输出管的数量为三个，分别为第一可弯曲激光输出管、第二可弯曲激光输出管和第三可弯曲激光输出管，所述激光头数量为三个，分别为第一激光头、第二激光头和第三激光头；

所述第一可弯曲激光输出管的两端分别设置第一激光发生器和第一激光头；

所述第二可弯曲激光输出管的两端分别设置第二激光发生器和第二激光头；

所述第三可弯曲激光输出管的两端分别设置第三激光发生器和第三激光头；

所述控制器获取所述第一激光发生器的第一预设激光参数、所述第二激光发生器的第二预设激光参数和所述第三激光发生器的的第三预设激光参数；

所述控制器用于控制所述第一激光发生器射出符合所述第一预设激光参数的激光，以使所述符合第一预设激光参数的激光依次通过所述第一可弯曲激光输出管和所述第一激光头射出；

所述控制器用于控制所述第二激光发生器射出符合所述第二预设激光参数的激光，以使所述符合第二预设激光参数的激光依次通过所述第二可弯曲激光输出管和所述第二激光头射出；

所述控制器用于控制所述第三激光发生器射出符合所述第三预设激光参数的激光，以使所述符合第三预设激光参数的激光依次通过所述第三可弯曲激光输出管和所述第三激光头射出。

进一步，所述自动机械手控制装置的数量为三个，分别为第一自动机械手控制装置、第二自动机械手控制装置和第第三自动机械手控制装置；

所述第一激光头设置在所述第一自动机械手控制装置上，所述第二激光头设置在所述第二自动机械手控制装置上，所述第三激光头设置在所述第三自动机械手控制装置上；

所述控制器还用于：通过控制所述第一自动机械手控制装置以驱动所述第一激光头移动，通过控制所述第二自动机械手控制装置以驱动所述第二激光头移动，通过控制所述第三自动机械手控制装置以驱动所述第三激光头移动。

进一步，所述第一激光头、所述第二激光头和所述第三激光头的另一端分别连接一个防撞装置。

进一步，所述控制器接收根据用户的最佳医疗参数所确定的所述第一预设激光参数、所述第二预设激光参数和所述第三预设激光参数。

进一步，还包括显示屏，所述控制器还用于：将所述第一预设激光参数、所述第二预设激光参数和所述第三预设激光参数输入和/或显示在所述显示屏上。

附图说明

图1为本发明实施例的一种肿瘤激光治疗装置的结构示意图；

图2为可弯曲激光输出管的长度和幅度调节装置图示的结构示意图；

图3为自动机械手控制装置的结构示意图；

图4为自动机械手控制装置的三维坐标轨迹计算示意图；

图5为激光输出头末端中心位置控制示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例的一种肿瘤激光治疗装置，包括控制器、激光发生器、激光头和可弯曲激光输出管；

可弯曲激光输出管的两端分别设置激光发生器和激光头；

激光输出连接装置上配置激光输出管的长度和弯曲幅度控制装置(简称输出管)，输出管包括弯曲程度的活动段和不能变化的固定段。其弯曲幅度控制用于调节激光输出头的可运动范围，扩大可治疗区域，在激光末端配置激光光斑大小调节装置，激光输出到皮肤的光斑大小。联合激光输出管的弯曲幅度调节装置和光斑大小调节装置可实现较大范围控制，从而确保根据患者不同体表外非光滑曲面形状所需要的治疗面积大小和其形状要求。

其中，可弯曲激光输出管由双层圆柱状可适度变形的弹性材料制作而成，可弯曲激光输出管的两端分别为活动端和固定端，活动端连接激光头，固定端连接激光发生器，可弯曲激光输出管的内侧为中空性圆柱状管，简称内侧管，内侧管内可供激光输出至末端，可弯曲激光输出管的外侧为中空性输出管，简称外侧管，外侧管主要为可适度变形的弹性材料构成，主要发挥保护其内的激光输出及幅度、形状调节等装置的作用。

如图2所示，在外侧和内侧圆柱状输出管道内置有其控制弯曲度条件装置，外侧管内壁和内侧管外壁之间有数个可维持两管间的距离及形状的细小弹性支撑架(简称支架)及可伸卷的非弹性细线，简称细线，该细线可承受一定的张力，以调节外输出管的弯曲幅度，激光输出管固定段内的支撑架的作用为维持内外管之间的空间，为不可变形的物理支撑材料，该支架上设置有微型定滑轮，起到支持细线、传递/改变细线受力及方向。激光输出管活动段内的支撑架可在有外力如细线拉力的作用下发生适度弹性形变，且其变形方向仅限于与激光输出管内外壁垂直方向，使得支架的长度及激光输出管外管内侧壁和内管外侧壁之间的距离发生可控性变化，从而控制激光输出管内管及激光输出头在输出管内侧发生一定范围移动。该可弯曲激光输出管的弯曲程度在允许范围内。

内侧管的内侧壁设置有多个可固定细线一端的装置，细线的多少取决于输出管需要弯曲的幅度而定。当可弯曲激光输出管的活动端处于非弯曲状态时，相应对应的内侧管外壁设置有相应的相同数目的定滑轮，用于支持细线、传递/改变细线受力及方向，细线的非固定端位于可弯曲激光输出管的固定端方向，在可弯曲激光输出管的固定端处设置可调节细线长度的微型马达，通过微型马达控制每一条细线的长度，从而调节输出管活动段弯曲幅度，以达调控激光头的运动范围，从而调节可治疗面积的大小。

控制器用于控制激光发生器射出符合预设激光参数的激光，以使符合预设激光参数的激光依次通过可弯曲激光输出管和激光头射出。

本发明的一种肿瘤激光治疗装置可弯曲激光输出管可根据实际情况进行弯曲，以使激光头射出的符合预设激光参数的激光射至需要治疗的位置，极大降低医护人员的操作难度。

可选地，在上述技术方案中，还包括自动机械手控制装置或/和机械控制装置，激光头设置在自动机械手控制装置或/和机械控制装置上；

控制器还用于：通过控制自动机械手控制装置或/和机械控制装置，以驱动激光头移动。

通过自动机械手控制装置能够实现对激光头的更精准控制，以使激光头射出的符合预设激光参数的激光更精准射至需要治疗的位置。

激光经主机激光发生器激发后经激光输出管输出。激光输出管可在较小的幅度(<15°)范围内可弯曲，从而增加激光输出管末端的活动范围，从而增加激光的治疗面积及对治疗部位实现精准控制。

为了实现对激光治疗部位进行精准位置控制，需要对激光输出管进行优化：

①增加中空的激光输出管保护管外管，其目的在于为激光输出管提供额外保护；

②激光输出管保护光外管分为硬质部分和软质部分，硬质主要发挥保护、固定其内的装置，软质部位主要用于控制输出末端的准确位置；

③激光输出管外侧和激光输出管保护管外管内侧之间的中空部分设置激光输出末端的位置精准控制装置；

④激光输出管外管末端配置自动控制机械手，也可用于激光输出末端的精确位置控制，根据治疗部位及面积大小可实现机械手控制的自动程序化治疗。

⑤机械控制和机械手自动控制均可独立地实现激光输出管末端的位置控制，选择哪一种控制系统根据临床实际，在系统内设置优先推荐方法。

⑥在激光输出管外管末端外侧配置有防撞装置，防止相邻两个激光输出管、激光输出管末端与周围物体发生机械碰撞，导致设备损伤。具体地：

1)自动机械手控制装置(以下简称机械手)，如图3所示，在机械手的底座上伺服关节,该伺服关节分别连接关节臂和连接杆。在连接杆的另外一段配置机械手，与激光输出管保护管的外管外侧呈机械物理连接，在其运动过程中无形变发生。通过控制伺服关节的关节臂的长度、角度、运动速度，进而控制连接杆的位置及机械手的位置，从而精确控制激光输出末端的精确位置。

机械手实现自动控制的主要依赖于伺服关节对关节臂的精确控制，借助与关节臂连接机械手控制激光输出管末端的位置，通过控制关节臂的长度、角度、运动速度与方向从而精准调节输出光斑的中心位置。

设伺服关节的中心为三维坐标系xyz的原点0，基线状态是机械手的中心点Q0的三维坐标为(x0，y0，z0)，设基线状态时关节臂OQ0的长度为r0，系统自动测量OQ0与y轴的夹角为α，OQ0与z轴的夹角为β。则可自动计算得到Q0的三维坐标为

2)通过机械控制装置，对精确控制激光输出末端的精确位置，具体地：

在激光输出管外管内侧与激光输出管外侧的中空区域内，配置激光输出端末端精确位置控制装置。在该中空区域每60°-90°等角度位置设置物理支撑装置(即激光输出管外侧配置4-6个物理支撑装置)。在激光输出光外管的硬质部分，其内侧的支持装置为非弹性的刚性支柱；在激光输出光外管的软质部分，其内侧的支持装置为具有弹性物理支柱，该支柱根据外力的大小和方向可发生变形，从而改变激光输出管远端的弯曲幅度，进而精准控制激光输出光末端的精确位置。

在激光输出管外侧的中空区域的非弹性和弹性物理支柱上设置有定滑轮，用于进行力的传递与改变作用力的方向。用非弹性细线将与激光输出管外侧平行的同一个方向的定滑轮联接上，经过在激光输出管末端出物理支撑及其上定滑轮上非弹性细线的末端固定于激光输出管的外侧壁，如图2所示。激光输出管的固定侧设置有4-6个独立的微型马达，每个微型马达分别与一条独立的非弹性细线连接，每个马达独立控制相对应的非弹性细线的长度。同时启动相邻的的1-3个马达进而分别改变1-3条细线的长度，从而可精准激光输出光末端的精确位置。

激光输出头末端中心位置的精确控制：以某个独立微型马达所控制的装置为例，如图5所示，其控制的激光管输出端的方位，即与激光输出管的方位角度为唯一确定。设激光输出固定端至其距离最远的弹性物理支撑之间的距离为l1，激光输出游离末端与距离游离末端最近的弹性物理支撑之间的距离为l2。设由独立马达控制的非弹性细线长度变化为r1，根据三角形原理，可计算激光输出管游离末端出光斑中心位置移动为

无论是机械控制还是自动机械手控制，在每次治疗结束后均自动到参考位置即基线状态。对具体某个患者是采用机械控制还是机械手控制，主要取决于治疗部位、所需要治疗的面积、时间长度等多个因素，根据这些特征，在系统内自动设置优选控制方法推荐。

机械手的设计还需经过拓扑结构优化、轻量化处理及机械手的动力学参数优化及误差补偿等，也利用相关软件进行仿生优化，从而使得系统达到最佳状态。

可选地，在上述技术方案中，激光发生器的数量为三个，分别为第一激光发生器、第二激光发生器和第三激光发生器，可弯曲激光输出管的数量为三个，分别为第一可弯曲激光输出管、第二可弯曲激光输出管和第三可弯曲激光输出管，激光头数量为三个，分别为第一激光头、第二激光头和第三激光头；

第一可弯曲激光输出管的两端分别设置第一激光发生器和第一激光头；

第二可弯曲激光输出管的两端分别设置第二激光发生器和第二激光头；

第三可弯曲激光输出管的两端分别设置第三激光发生器和第三激光头；

控制器获取第一激光发生器的第一预设激光参数、第二激光发生器的第二预设激光参数和第三激光发生器的的第三预设激光参数；

控制器用于控制第一激光发生器射出符合第一预设激光参数的激光，以使符合第一预设激光参数的激光依次通过第一可弯曲激光输出管和第一激光头射出；

控制器用于控制第二激光发生器射出符合第二预设激光参数的激光，以使符合第二预设激光参数的激光依次通过第二可弯曲激光输出管和第二激光头射出；

控制器用于控制第三激光发生器射出符合第三预设激光参数的激光，以使符合第三预设激光参数的激光依次通过第三可弯曲激光输出管和第三激光头射出。

其中，第一激光发生器、第二激光发生器和第三激光发生器具有不同波长、可调节不同功率，其波长为400-3000nm，包括可见光、红光、红外光等，其功率密度和能量密度根据实际需求自动调节。三个激光发生器可同时或序贯工作。

可选地，在上述技术方案中，自动机械手控制装置的数量为三个，分别为第一自动机械手控制装置、第二自动机械手控制装置和第第三自动机械手控制装置；

第一激光头设置在第一自动机械手控制装置上，第二激光头设置在第二自动机械手控制装置上，第三激光头设置在第三自动机械手控制装置上；

控制器还用于：通过控制第一自动机械手控制装置以驱动第一激光头移动，通过控制第二自动机械手控制装置以驱动第二激光头移动，通过控制第三自动机械手控制装置以驱动第三激光头移动。

可选地，在上述技术方案中，第一激光头、第二激光头和第三激光头的另一端分别连接一个防撞装置，以避免第一激光头、第二激光头和第三激光头之间的相互碰撞，而导致设备损坏。

可选地，在上述技术方案中，在第一激光头、第二激光头、第三激光头的末端设置为可调节孔径大小的装置，以调节激光光斑的大小，在第一激光头、第二激光头、第三激光头的末端也设置有微型测距装置，可实时测量激光头末端与患者体表的距离，防止治疗激光头与患者身体发生接触。

可选地，在上述技术方案中，控制器接收根据用户的最佳医疗参数所确定的第一预设激光参数、第二预设激光参数和第三预设激光参数。

输入输出模块中包括根据实际输入临床参数，经过控制模块系统计算，确定用于所需要的最佳治疗参数，具体包括：激光输出的功率密度、能量密度、激光输出管活动段的长度及弯曲幅度、所需要治疗时间，实际激光输出通过输出线到激光头进行治疗；也将所计算的参数实时显示输出屏，以便于操作人员实时可见治疗参数。

可选地，在上述技术方案中，还包括显示屏，控制器还用于：将第一预设激光参数、第二预设激光参数和第三预设激光参数显示在显示屏上。

本发明实施例的一种肿瘤激光治疗装置的还自带质检模块，开机和实际运行过程中，如果相关参数偏离，可实时警告提示，必要时自动终止设备运行。

本发明实施例的一种肿瘤激光治疗装置设有外在保护、支撑、安全、移动、连锁、电源等机械连接装置。

目前针对肿瘤治疗相关的副作用如口腔黏膜炎、皮炎、水肿、疼痛等的治疗多依赖有限的药物治疗，利用光生物反应治疗抗肿瘤相关毒性反应的医疗设备有限。本专利技术可单独用于肿瘤治疗相关毒性反应，也可联合目前已有的治疗手段改善治疗效果。同时也可用用于其他疾病如慢性创伤、慢性炎症等疾病等，且操作简单。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。