CN103638606B - 光热和光动力治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光热和光动力治疗装置，包括封闭的治疗腔室以及封装于所述治疗腔室内的激光器、加热板、光学***、血氧仪、热成像***以及空气净化器；所述激光器发射激光通过所述光学***向治疗体提供光源，所述光学***用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加热板用于给所述治疗腔室加热，以保持治疗体的温度；所述血氧仪用于监测治疗体的血氧浓度变化；所述热成像***用于检测治疗体的局部或整体温度；所述空气净化器用于净化所述治疗腔室内的空气；所述治疗腔室上还设置有通气孔，用于向所述治疗腔室内输入氧气或麻醉剂。本发明将光热和光动力治疗结合，可以实现对小动物或培养板里的细胞进行光热和/或光动力治疗。

Description

光热和光动力治疗装置
技术领域
本发明涉及一种物理疗法的一种装置，特别涉及一种用于对小动物肿瘤或培养板里的细胞进行治疗的光热和光动力治疗装置。
背景技术
传统的手术切除、化疗、放疗或生物治疗已在肿瘤治疗方面取得了非凡的成就，但是其毒副作用、多药耐药等问题仍难以克服。近年来，穿透皮肤的近红外光激活纳米材料的光热、光动力治疗因其存在非侵袭、无毒、靶向、高效等优势而日益受到亲睐。光热治疗是指利用各种致热源的热效应，将肿瘤区或全身加热至有效治疗的温度，并维持一定的时间，利用正常组织和肿瘤组织对温度耐受力的差异，达到既能杀灭肿瘤细胞又不损伤正常组织的治疗方法。光动力疗法（PhotodynamicTherapy,PDT）是二十世纪七十年代末问世而在近几年来迅速发展起来的一种针对（血管）增生性病变组织的选择性治疗新技术，该疗法是完全不同于手术、放疗、化疗和免疫治疗之后的又一种正在研究、快速发展中的崭新疗法，已成为世界肿瘤防治科学中最活跃的研究领域之一。光动力治疗一种是以光、光敏剂和氧的相互作用为基础的疾病局部处理的治疗模式，已被美国食品药物管理局（U.S.FoodandDrugAdministration，FDA）正式批准应用于局部肿瘤的治疗。光动力治疗涉及到光敏剂被光激发释放出活性氧和单线态氧，引导肿瘤细胞凋亡或坏死。国内外已经在光热、光动力治疗开展了大量的实验，但是目前缺乏把激光和光热或光动力结合治疗小动物肿瘤的仪器设备。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种把激光和光热或光动力结合治疗小动物肿瘤的仪器设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种光热和光动力治疗装置，其中，包括封闭的治疗腔室以及封装于所述治疗腔室内的激光器、加热板、光学***、血氧仪、热成像***以及空气净化器；所述激光器发射激光通过所述光学***向治疗体提供光源，所述光学***用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加热板用于给所述治疗腔室加热，以保持治疗体的温度；所述血氧仪用于监测治疗体的血氧浓度变化；所述热成像***用于检测治疗体的局部或整体温度；所述空气净化器用于净化所述治疗腔室内的空气；所述治疗腔室上还设置有通气孔，用于向所述治疗腔室内输入氧气或麻醉剂。
优选地，该装置还包括一计算机控制***，所述计算机控制***分别与所述激光器、加热板、光学***、血氧仪、热成像***以及空气净化器连接，用于控制所述激光器、加热板、光学***、血氧仪、热成像***以及空气净化器。
优选地，所述激光器还连接有一激光功率计，用于检测所述激光器3发射激光的功率。
优选地，所述治疗体为小动物或培养板里的细胞。
优选地，所述激光器发射的激光的波长范围是600～1400nm，功率大小为0.1～10W。
优选地，照射到所述治疗体的光源的功率密度为0.1～10W/cm2。
优选地，该治疗装置对所述治疗体同时进行光热和光动力治疗。
本发明具有如下的有益效果：
本发明将光热和光动力治疗结合，可以实现对小动物或培养板里的细胞分别进行光热或光动力治疗或者是同时进行光热和光动力治疗，在治疗的过程中可以通过血氧仪实时监测治疗体的血氧浓度变化；通过热成像***实时检测治疗体的局部或整体温度；该装置结构简单，制造成本低。
附图说明
图1为本发明一具体实施例提供的光热和光动力治疗装置的结构示意图。
附图标记：
1-计算机控制***，2-治疗腔室，201-通气孔，3-激光器，301-激光功率计，4-加热板，5-光学***，6-血氧仪，7-热成像***，8-空气净化器。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明的技术特点和结构，以下结合实施例及其附图进行详细描述。
如前所述，本发明为解决现有技术所存在的问题，提供了一种把激光和光热或光动力结合治疗小动物肿瘤的仪器设备。如图1所示，本实施例提供的光热和光动力治疗装置包括计算机控制***1、封闭的治疗腔室2以及封装于所述治疗腔室2内的激光器3、加热板4、光学***5、血氧仪6、热成像***7以及空气净化器8。所述计算机控制***1分别与所述激光器3、加热板4、光学***5、血氧仪6、热成像***7以及空气净化器8连接，用于控制所述激光器3、加热板4、光学***5、血氧仪6、热成像***7以及空气净化器8。所述激光器3发射激光通过所述光学***5照射到治疗体（小动物或培养板里的细胞）上，向治疗体提供光源，所述光学***5用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度，其中，所述激光器3还连接有一激光功率计301，用于检测激光器3发射激光的功率，再通过光学***5进行调整，以达到所需要的功率密度。所述加热板4用于给所述治疗腔室2加热，以保持治疗体的温度。所述血氧仪6用于实时监测治疗体的血氧浓度变化，间接反映光动力治疗的效果。所述热成像***7用于检测治疗体的局部或整体温度。所述空气净化器8用于净化所述治疗腔室2内的空气，本实施例中，所述空气净化器8为活性炭空气净化器。所述治疗腔室2上还设置有通气孔201，用于向所述治疗腔室2内输入氧气或麻醉剂；在对小动物进行治疗时，通过通气孔连接麻醉剂，以对小动物进行麻醉；或者在进行光动力治疗时，通过通气孔输入氧气，以调节小动物体内的血氧浓度。
在本发明中，所述激光器3发射的激光的波长范围是600～1400nm，功率大小的范围是0.1～10W；照射到所述治疗体的光源的功率密度大小的范围是0.1～10W/cm2。其中，在进行光热治疗时，光源的功率密度大小的范围是0.3～10W/cm2；在进行光动力治疗时，光源的功率密度大小的范围是0.1～5W/cm2。可以通过安装具有连续波长的激光器来获得不同波长的光源，也可以通过更换激光器来获得不同波长的光源。
下面介绍采用本发明提供的光热和光动力治疗装置分别进行光热和光动力治疗的具体例子。
1、小动物光热治疗
首先打开活性炭空气净化器8净化治疗腔室2内的空气10min后，在小老鼠肿瘤内注入50μg/mL的吲哚菁绿200μL，将小老鼠置于37℃的加热板4上，并通过加热板4加热保持该温度，将小老鼠的鼻孔对准通气孔201，由通气孔201连接麻醉机对小老鼠进行麻醉。打开激光器3，激光器3发射的激光的波长为808nm,调节激光器的功率为4W,通过光学***5调节激光的光斑大小为4cm2，使得照射到小老鼠肿瘤位置的光源功率密度为1W/cm2，同时通过激光功率计301测定功率并进一步校准。通过与计算机控制***1连接的热成像***7观测小老鼠及肿瘤位置的温度变化。
2、小动物光动力治疗
首先打开活性炭空气净化器8净化治疗腔室2内的空气10min后，在小老鼠肿瘤内注入50μg/mL的吲哚菁绿200μL，然后在小老鼠腹腔注射戊巴比妥对小老鼠进行麻醉，将小老鼠置于37℃的加热板4上，并通过加热板4加热保持该温度，将小老鼠的鼻孔对准通气孔201，从通气孔201输入氧气增强老鼠体内的血氧浓度。打开激光器3，激光器3发射的激光的波长为670nm,调节激光器的功率为2W,通过光学***5调节激光的光斑大小为4cm2，使得照射到小老鼠肿瘤位置的光源功率密度为0.5W/cm2，同时通过激光功率计301测定功率密度并进一步校准。通过与计算机控制***1连接的血氧仪6观测小老鼠及肿瘤位置的血氧浓度的变化。
3、小动物光动力-光热治疗
首先打开活性炭空气净化器8净化治疗腔室2内的空气10min后，在小老鼠肿瘤内注入50μg/mL的吲哚菁绿200μL，然后在小老鼠腹腔注射戊巴比妥对小老鼠进行麻醉，将小老鼠置于37℃的加热板4上，并通过加热板4加热保持该温度，将小老鼠的鼻孔对准通气孔201，从通气孔201输入氧气增强老鼠体内的血氧浓度。打开激光器3，激光器3发射的激光的波长为670nm,调节激光器的功率为2W,通过光学***5调节激光的光斑大小为4cm2，使得照射到小老鼠肿瘤位置的光源功率密度为0.5W/cm2，同时通过激光功率计301测定功率密度并进一步校准。通过与计算机控制***1连接的血氧仪6观测小老鼠及肿瘤位置的血氧浓度的变化。通过与计算机控制***1连接的热成像***7观测小老鼠及肿瘤位置的温度变化。
4、细胞光热治疗
首先将MCF-7乳腺癌细胞（培养基中吲哚菁绿浓度为50μg/mL）加入培养板中，将培养板置于37℃的加热板4上，并通过加热板4加热保持该温度，打开激光器3，激光器3发射的激光的波长为808nm,调节激光器的功率为10W,通过光学***5调节激光的光斑大小为1cm2，使得照射到培养板位置的光源功率密度为10W/cm2，同时通过激光功率计301测定功率并进一步校准。通过与计算机控制***1连接的热成像***7观测培养板中的温度变化。
5、细胞光动力治疗
首先将MCF-7乳腺癌细胞（培养基中吲哚菁绿浓度为50μg/mL）加入培养板中，将培养板置于37℃的加热板4上，并通过加热板4加热保持该温度，打开激光器3，激光器3发射的激光的波长为980nm,调节激光器的功率为1W,通过光学***5调节激光的光斑大小为10cm2，使得照射到培养板位置的光源功率密度为0.1W/cm2，同时通过激光功率计301测定功率并进一步校准。通过与计算机控制***1连接的血氧仪6观测氧浓度的变化。
综上所述，本发明将光热和光动力治疗结合，可以实现对小动物或培养板里的细胞分别进行光热或光动力治疗，在治疗的过程中可以通过血氧仪实时监测治疗体的血氧浓度变化；通过热成像***实时检测治疗体的局部或整体温度；该装置结构简单，制造成本低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (7)

1.一种光热和光动力治疗装置，其特征在于，包括封闭的治疗腔室(2)以及封装于所述治疗腔室(2)内的激光器(3)、加热板(4)、光学***(5)、血氧仪(6)、热成像***(7)以及空气净化器(8)；所述激光器(3)发射激光通过所述光学***(5)向治疗体提供光源，所述光学***(5)用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加热板(4)用于给所述治疗腔室(2)加热，以保持治疗体的温度；所述血氧仪(6)用于监测治疗体的血氧浓度变化；所述热成像***(7)用于检测治疗体的局部或整体温度；所述空气净化器(8)用于净化所述治疗腔室(2)内的空气；所述治疗腔室(2)上还设置有通气孔(201)，用于向所述治疗腔室(2)内输入氧气或麻醉剂；
其中，所述治疗体为小动物或培养板里的细胞。
2.根据权利要求1所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，该装置还包括一计算机控制***(1)，所述计算机控制***(1)分别与所述激光器(3)、加热板(4)、光学***(5)、血氧仪(6)、热成像***(7)以及空气净化器(8)连接，用于控制所述激光器(3)、加热板(4)、光学***(5)、血氧仪(6)、热成像***(7)以及空气净化器(8)。
3.根据权利要求2所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，所述激光器(3)还连接有一激光功率计(301)，用于检测所述激光器(3)发射激光的功率。
4.根据权利要求1所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，所述激光器(3)发射的激光的波长范围是600～1400nm，功率大小为0.1～10W。
5.根据权利要求1所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，照射到所述治疗体的光源的功率密度为0.1～10W/cm2。
6.根据权利要求1所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，所述空气净化器(8)为活性炭空气净化器。
7.根据权利要求1所述的光热和光动力治疗装置，其特征在于，该治疗装置是对所述治疗体同时进行光热和光动力治疗的装置。
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