CN102811768B - 用于lllt或其它光源疗法的扫描机构和治疗方法 - Google Patents
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Abstract
扫描光源（例如低强度激光器）的扫描机构在治疗区域形成所需的能量分布。所述光源可以包括多个光束产生器，各自具有不同的波长和不同的能量分布。根据所需的治疗，可以程序控制所述扫描机构以便以不同的模式扫描。
Description
相关申请
根据35U.S.C.§119，本申请要求享有于2010年1月14日提交的名称为“用于LLLT或其它光源疗法装置的扫描机构和治疗方法”的美国临时申请第61/295,051号的优先权的权益，其公开的内容以整体引用的方式并入到本文中。
技术领域
本公开主要涉及低强度激光疗法，以及更具体而言，涉及在低强度激光疗法应用中使用的机械扫描装置。
背景技术
使用光来治疗人类和动物已经广为人知。因为人类的早期历史已经使用太阳光来帮助治疗疾病。在二十世纪中期尝试使用集中的光束来治疗在第二次世界大战中受伤的士兵。
近来，在治疗中使用激光已经显示可减少疼痛、导致消炎活性、导致愈合过程和导致皮肤恢复。基于受激放射的量子现象的激光提供了优异的用于治疗患者的集中光束源。所述激光可以使用选择的强度、单色和本质上的相干光。已经发现其有效地用于治疗人类的多种疾病。
低强度激光疗法(“LLLT”)为将从低功率的激光器发出的可见的红光或近红外光应用于治疗目的。目前，存在LLLT装置的一些变化形式，例如包含一个覆盖身体小块区域的光源的装置、包含两个以上的光源而因此覆盖更大的身体区域的簇射装置（showerdevice），和结合各种各样的具有不同的波长和能量分布的光源的簇装置（clusterdevice）。经常地，为了覆盖更大的区域，由光源产生的光束具有发散角并且不会保持相干。
使用LLLT装置或其它光源的许多治疗需要宽的或大区域的身体的治疗而不是小区域或特定的点的治疗。通常地，治疗专家通过手动移动LLLT装置或其它光源装置或探针来扫描治疗区域。以这种方式扫描的结果受到限制，因为该治疗并不总是用对于各治疗区域单位来说所需的光和/或能量剂量而适当地覆盖所需的区域。
发明内容
本公开提供了使用低强度激光器或其它光源或能量源（如，超声波能量源）装置来治疗区域的仪器或方法，因此，在治疗区域上的光或其它能量的分布可以对于特定的治疗程序定制设计并且对所有相似的治疗以相同的方式重复。
在根据本公开的一个实施方式中，仪器包括光源和连接到所述光源上的扫描机构，所述扫描机构适合于赋予所述光源所需的运动。所述扫描机构可以为马达，其转动由光源产生的一束或多束光束以在治疗区域上提供所需能量分布模式或覆盖宽的治疗区域，将各自具有不同能量分布的不同的光源和不同的波长应用到多个选择的治疗区域中的每个上。所述光源可以包括激光器，例如，如激光二极管。在另一实施方式中，所述光源可以包括两个以上光源，各光源产生具有不同波长的光束，而因此提供了复合的相干光束（compositecoherentlightbeam）。
在根据本公开的另一实施方式中，治疗方法包括产生光束和以预先确定的模式扫描所述光束经过治疗区域以在治疗区域提供所需的能量分布模式。扫描所述光束可以包括转动产生光束的光源，或者，可选地，二维地移动光源以扫描一束或多束所述光束经过宽的治疗区域。在另一实施方式中，所述光源可以为光源簇，其中，扫描光源提供用两束以上光束中的各光束对治疗区域的多个单元区域的依次辐照，所述两束以上光束中的各光束向多个单元区域中的各单元区域提供对应于两束以上光束中的各光束的能量分布。
在本公开的另一实施方式中，提供了包括支撑板的仪器，该支撑板具有多个在其中形成的安装点。所述支撑板可以为包括在选择的安装点上安装的多个光源模块的半刚性带或丝网以在治疗区域的表面上形成预先确定的能量分布模式。所述仪器包括连接到所述支撑板上的控制器和电源以向光源模块的阵列提供控制信号和电力。
附图说明
图1为在治疗区域上形成圆形能量分布的根据本公开的转动机构的立体图；
图2为显示LLLT或其它光源装置的线性能量分布和当所述装置与根据本公开的转动机构一起使用时的线性能量分布的曲线图；
图3为根据本公开的结合具有不同波长的两个光源的扫描机构的立体图；
图4为显示根据本公开的用于与LLLT装置或其它光源装置一起使用的X-Y程序控制的扫描机构的立体图；
图5A、5B和5C为显示根据本公开的可能的能量分布模式的一组图表；以及
图6为在治疗区域上手动地形成所需的能量分布模式的根据本公开的仪器的图表。
在详细的描述中将更充分地讨论本发明的这些和其它实施方式。在所要求保护的发明的多个实施方式中可以独立地实现所述特征、功能和优点，或者在另一实施方式可以结合所述特征、功能和优点。在各附图中相似的附图标记和指示表示相似的元件。
具体实施方式
在下面的描述中，将参考作为说明书的一部分的附图，并且其中以阐述其中可能实施本公开的特定的示例性实施方式的方式显示。详细地描述这些实施方式以使得本领域的技术人员能够实施本公开，以及应该理解到在不偏离本公开的实质和范围的情况下可以对多种公开的实施方式作出修改，并可以使用其它实施方式。因此，下面的详细的描述不能视为限制。
参考图1，其显示了根据本公开的在治疗区域上形成圆形能量分布的扫描机构100。柔性臂101在其一个末端处连接到基座109上。例如，扫描机构103（例如马达）连接到柔性臂101的相反的末端上，并被臂101支撑。在一些实施方式中，柔性臂101包括柔性管，其中可以沿其设置电线或电力电缆（未示出）。源105被连接到扫描机构103上。扫描机构103适合于使光源105以所需的方式运动。例如，在一个实施方式中，扫描机构103围绕光束107的轴线转动光源105，因此关于其轴线转动光束107。光源105可以为产生光束107以照亮待治疗的所需区域111的低强度激光器或其它合适的光源。扫描机构103转动或移动光源105使得治疗区域111被光束107扫描以在治疗区域上提供所需的能量分布。如在本文中所使用，术语“光源”被用于指示在LLLT程序中向治疗区域提供能量的一束或多束能量束的源。尽管光能量在本公开中被用作实例，术语“光源”可以指的是任何合适的能量源，例如，如超声波能量源。此外，在本文中使用的术语“扫描”包括所有的运动，例如自转、转动、振动、滑动和摆动等。
在一个实施方式中，光源105包括提供直接从嵌入在光源105中的激光二极管输出的细长的单色相干激光束107的低强度激光器，所述激光束107被透镜（未示出）校准过。LLLT的效果似乎限于激光发射的特定的波长组。典型的波长为在600-1000nm的范围内（红色至近红外），尽管研究发现在该范围外的某些波长也可能有用。在LLLT治疗中使用的典型的激光器平均功率在1-500mW的范围内。尽管可以使用在1-100W范围内的一些高峰值功率激光器，但是短的脉冲宽度限制了在治疗区域的功率。典型的平均束辐射度为10mW/cm2-5W/cm2。标准的激光二极管光束通常具有沿着其宽度的约5-7度和沿着其长度的约30至40度的发散。通常使用透镜使光束修正为窄光束。在本公开的一个示例性的实施方式中，所得到的细长的束107基本为与在LLLT中使用的激光二极管发射接受的本质上的公共相相干的光束。在一些实施方式中，光源105提供了可以为不可见的红外光束的单色激光束107。在一些实施方式中，激光束107的波长可以为800至900纳米（nm）。或者，以整体引用的方式并入到本文中的于2009年8月4日提交的、名称为“手持式低强度激光治疗仪器”的第12/534,878号美国专利申请描述了使用透镜（未示出）形成校准的细长光束以覆盖更大的区域，例如3-6cm×0.5-1cm的区域。
在一些实施方式中，其中，单色激光束107为不可见的红外光束，可见光源（例如，LED（未示出））可以与光源105结合以提供伴随不可见激光束107的补充的可见光束。在一些实施方式中，所述可见光束可以与不可见激光束重叠，或者所述可见光束可以照亮围绕激光束107的区域。
在一些实施方式中，例如，光源105可以为两个以上光源（例如激光器）的组或簇。各个这样的光源是分开的且独立于簇中的其它光源。各光源产生分开的不同波长的光束，并且可以提供具有比簇中的其它各光源或高或低的功率的光束。扫描机构103可以为马达，其缓慢转动光源簇，例如，以2转/分钟的速率，因此用具有不同波长和功率的能量束辐照各特定的单元区域的治疗区域以在任何给定的时间内提供所需的能量分布。然后，用各依次产生的能量束在作为簇转动速率函数的给定的时间段内辐照各特定单元区域的治疗区域。
参考图2，其显示了LLLT或其它光源装置的线性能量分布和当所述装置与根据本公开的转动机构一起使用时的线性能量分布的曲线图。曲线201显示当光束107没有转动时光束107在沿着其纵向的光束的治疗区域内的能量分布。当使用马达103使所述光束107转动时，曲线203显示通过转动光束107在治疗区域111上形成的能量分布。光束107的转动在治疗区域111上形成更均匀的能量分布。
现在参考图3，其显示了根据本公开的结合有两个产生不同波长光束的光源的扫描机构。光源模块303连接到马达301上。使马达301适合于使光源模块以规则的、所需的方式运动以扫描所需的治疗区域315。例如，马达301可以使光源模块303围绕光束311的轴线转动以便以类似于曲线203所显示的能量分布照亮治疗区域315。不同波长的两个以上的光源305、307被安装在光源模块303的主体内。例如，光源305、307可以为激光器，例如，各自分别产生具有不同波长的激光束306、308的激光二极管。例如，所述光源模块303可以结合一个发射635nm波长的光束的激光器305和另一个发射808nm的波长的光束的激光器307。两个这样的激光器305、307将发射亮红色的光束；然而，由于它们都处于近红外区域，所以它们的光几乎不可见。所述两束激光束306、308直射输出耦合器309，例如二色性分束器、二色性棱镜或半银镜。输出耦合器309结合两束激光束306、308以提供包含两种波长的光的光束311。在一个实施方式中，激光器305、307交替地脉冲使得光束311在任何给定的时间仅为一种波长。或者，激光器305、307可以同时脉冲以在任何给定的时间提供两种波长的光束311。
现在参考图4，其显示根据本公开的用于与LLLT装置或其它光源装置一起使用的X-Y程序控制的扫描机构。X-Y扫描机构400包括基座梁或轨道401和垂直于基座轨道401定位的臂405。臂405通过可移动的底座403可移动地安装在基座轨道401上。例如通过滑动，通过结合到可移动的底座403内的马达或其它装置（未示出），臂405沿着基座轨道401来回移动。光源模块413通过可移动的底座407可移动地安装到臂405上。类似地，例如通过滑动，通过结合到可移动的底座407内的马达或其它装置（未示出），光源模块413沿着臂405来回移动。X-Y扫描仪400类似于在两个运动轴（"X"和"Y"）上运行的X-Y绘图机（plotter）从而定义或画出连续的矢量图形。基座轨道401可以被视为“Y”轴，而臂405为“X”轴。如本领域所公知，X-Y扫描仪400可以通过计算机程序控制自动运行以持续向结合到可移动的底座403和407内的马达或其它装置输入定位命令，以在治疗区域411上以所需的模式移动光源模块413而以预定的距离照亮治疗区域。连接到基座轨道401上的框架409限定了治疗区域411。
如上所述，光源模块413可以结合一个或多个光源，例如一个或多个激光器（未示出）以提供光束415。在一个实施方式中，光源模块415可以结合发射具有635nm波长的光束的第一激光器和发射具有808nm波长的光束的第二激光器。然后，光源模块413产生包括两种波长的光能量的光束415。在又一实施方式中，如本领域所公知，光源模块413可以结合3个或更多个具有不同波长的安装成簇的激光器。在其它实施方式中，光源模块413可以产生更多或更少数目的光束。
现在参考图5，显示了根据本公开的可能的能量分布模式的一组图表。使用安装在扫描机构400上的光源模块413，光束415可以使用并入到光束中的各波长在治疗区域411的表面上形成各种各样的所需的能量分布模式。曲线510显示向治疗区域411的各区域单元提供大致相同的能量的分布。曲线520显示用于治疗细长区域（例如长的伤疤或伤口）的能量分布。曲线530显示在治疗区域411上的圆形能量分布。
现在参考图6，其显示在治疗区域上手动地形成所需的能量分布模式的根据本公开的仪器的图表。在另一实施方式中，仪器600使得用户能够设计并形成所需的或定制的光源（例如低强度激光器）阵列以在治疗区域（未示出）上提供所需的能量分布模式。这样的光源阵列可以预先确定为标准LLLT治疗程序的一部分，或者所述阵列可以为在患者的诊断过程中设计的定制阵列以治疗特殊的疾病。支撑板601，例如柔性、半刚性带或丝网，包括一系列安装点603以有利于在一个或多个安装点603上安装一个或多个光源模块（未示出）以形成所需的光源阵列。在阵列中的各光源包括光学器件以提供一系列平行排列的、相干的光束以在治疗区域的表面上形成所需的能量分布模式。安装点603可以为在支撑板601或在安装点603处连接到支撑板601上的安装托架、或其它的合适的安装仪器上形成的狭缝或圆孔。安装板601的框架605包括电线、连接部分或其它支撑电路***以为光源模块的阵列提供电力和控制。尽管支撑板601显示为平的、矩形的平板，但是支撑板601还可以为其它形状和结构，例如圆形或正方形，并且还可以被弯曲以在治疗区域上实现所需的能量分布模式。控制器和电源模块607通过电缆线路609向光源模块阵列提供电力和控制信号。
用于组装光源阵列的光源模块可以使用激光器，例如二极管激光器，以产生光束。在一些实施方式中，所述光源模块将提供单色激光束。在其它实施方式中，所述光源模块可以结合两个以上的激光器，各自产生具有不同波长的光束。在一个实施方式中，各光源模块结合一对激光器：发射具有635nm波长的光束的第一激光器和发射具有808nm波长的光束的第二激光器。在另一实施方式中，光源模块包括激光器，其中，通过使用透镜使由激光器产生的激光束成形（shape）以形成校准的细长的光束以在治疗区域的表面上覆盖更大的区域，例如，3-6cm×0.5-1cm的区域。
可以将支撑板601安装到支撑结构上（未示出），所述支撑结构保持光源模块阵列相对于治疗区域定位以在治疗区域上提供所需的能量分布模式。或者，可以将支撑板601安装在扫描机构上，例如如上所述的扫描机构100。类似地，可以将支撑板601安装到如上所述的X-Y扫描仪机构400的可移动的底座407上。
在又一实施方式中，支撑板601包括安装在形成光源模块阵列的各安装点603上的光源模块。控制器和电源模块607通过电缆线路609向光源模块阵列提供电力和控制信号。程序控制控制器607以打开或关闭所述光源中所选择的一些光源以在治疗区域提供预先确定的能量分布模式。
虽然以多个实施方式的方式已经描述了本申请的方法和仪器，但是对于本领域的技术人员显而易见的是在不偏离本申请的概念和范围的情况下可以对所述方法、仪器和/或过程进行变化，或对在本文中描述的方法的步骤或者步骤的次序进行变化。更具体而言，显而易见的是同时为机械或功能相关的某些特征可以被在本文中描述的特征所替换，而可以实现相同或类似的结果。对于本领域的技术人员而言显而易见的是所有这样的类似的替换和修改被认为是在本申请的范围和概念内。
Claims (18)
1.一种利用光束治疗身体区域的仪器，其包括：
光源模块，其包括主体，所述主体包含至少一个低强度激光光源和透镜，所述光源和透镜经配置以结合产生光束，且所述仪器经配置以利用所述光束照亮一表面的治疗区域，所述治疗区域位于所述光源模块的外部；和
扫描机构，其连接到所述光源模块的所述主体上，且包括控制器，所述控制器由程序控制以赋予所述光源模块的所述主体所需的运动，从而也赋予所述光源模块的所述低强度激光光源和所述透镜所需的运动。
2.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述光束是经校准的细长光束，且所需的运动包括所述光源模块的所述主体绕从所述光源模块发射的所述经校准的细长光束的轴线的转动。
3.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述光源模块进一步包括经配置以发射补充的可见光束的可见光光源。
4.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述光源包括两个或两个以上光源，所述两个或两个以上光源经配置以结合产生两个或两个以上单独的经校准光束的复合光束，所述两个或两个以上光源中的每一个产生具有不同波长的光束。
5.根据权利要求4所述的仪器，其中，所述两个或两个以上光源中的每一个在治疗区域的单元区域内呈现不同的能量分布。
6.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述扫描机构包括X-Y扫描仪，所述X-Y扫描仪包括：
基座轨道；
垂直于所述基座轨道而定位的臂，其中所述臂可移动地安装在所述基座轨道上；
底座，其附接在所述光源模块上，其中所述底座可移动地安装到所述臂上。
7.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述控制器由程序控制以产生不同的模式的方式赋予所述光源模块的所述主体所述所需的运动，以根据所需的治疗程序，在治疗区域的表面上提供所需的能量分布模式。
8.根据权利要求6所述的仪器，其中，所述扫描机构由程序控制以转动所述光源模块的所述主体。
9.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述透镜将来自于所述低强度激光光源的输出校准为细长的单色相干激光束。
10.一种利用光束治疗身体区域的仪器，其包括：
支撑板；
在所述支撑板中形成的多个安装点；
在一个或多个安装点处安装在所述支撑板上的至少一个光源模块，所述至少一个光源模块包括主体，所述主体包含至少一个低强度激光光源和透镜，所述光源和透镜经配置以结合产生光束，且所述仪器经配置以利用所述光束照亮一表面的治疗区域，所述治疗区域位于所述光源模块的外部；和
扫描机构，其连接到所述支撑板上，且包括控制器，所述控制器由程序控制以赋予所述支撑板所需的运动，从而也赋予所述光源模块的所述低强度激光光源所需的运动，所述控制器由程序控制以不同的模式移动所述光源模块的所述主体，以根据所需的治疗程序在治疗区域的表面上提供所需的能量分布。
11.根据权利要求10所述的仪器，其中，所述扫描机构是X-Y扫描仪，其包括：
基座轨道；
垂直于所述基座轨道而定位的臂，其中所述臂可移动地安装在所述基座轨道上；
底座，其附接在所述支撑板上，其中所述底座可移动地安装到所述臂上。
12.根据权利要求10所述的仪器，其进一步包括以预先确定的模式在一个或多个安装点处安装在所述支撑板上的多个光源模块。
13.根据权利要求12所述的仪器，其进一步包括连接到所述支撑板上的控制器和电源模块以向光源模块的阵列提供控制信号和电力。
14.根据权利要求10所述的仪器，其进一步包括连接到所述支撑板上的控制器和电源模块。
15.根据权利要求10所述的仪器，其中，所述光束是经校准的，且呈现为在800-900nm的范围内的波长及在低强度激光疗法中使用的激光二极管发射所接受的本质上的公共相。
16.根据权利要求10所述的仪器，其进一步包括在各安装点上安装的光源。
17.根据权利要求16所述的仪器，其进一步包括连接到所述支撑板上的控制器和电源模块以向光源模块的阵列提供控制信号和电力。
18.根据权利要求17所述的仪器，其中，程序控制所述控制器以打开和关闭所述光源中所选择的一些光源以在治疗区域提供预先确定的能量分布模式。
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