CN104840251A - 基于光纤材料光热效应的激光热疗探头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头，包括传光光纤、保护套、光纤温度传感器和光热探头；所述光热探头的前端或后端连接光纤温度传感器，后端的光纤温度传感器连接所述传光光纤，所述保护套包覆在传光光纤、光纤温度传感器和光热探头的外部。治疗时将热疗探头放置在需治疗的组织中，光热探头将导入的激光转化为热能，并以该探头为中心向四周传导和辐射，在组织中形成一定的温度场分布；光纤温度传感器实现组织周围的温度分布场温度信息的完全分布式测量。本发明结构简单，成本低，尺寸小，制作简易，可实时测量温度分布，为激光诱导间质热疗法提供了一种安全、实用性强的探头结构和一种小尺寸、可精确控温的点热源装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头。
背景技术
激光热疗是一种通过光纤将光导入到人体内部，使局部生物组织受热后发生凝结、坏死的新型肿瘤治疗技术，它能通过较小的入侵达到原位肿瘤清除的目的。与传统的外科切除手术相比，该方法具有手术时间短，手术创伤面小，很少出现大量出血，对患者造成的痛苦小，术后恢复效果好，并且具有一定的消炎杀菌作用的特点。在疾病治疗中具有一定的前景，特别是在肿瘤的治疗研究中，目前已被用于治疗许多类型的肿瘤，例如肝脏、脑、乳腺、视网膜等部位的肿瘤。
在激光热疗中，需要通过导光光纤将激光导入组织，一般导光光纤端面是横向切平的结构，该结构使得光离开端面之后仍沿光纤的轴向笔直传播，其散射角度很小，在治疗过程中只有正前向的组织会被照射消亡，位于出光端的圆周向肿瘤细胞和组织仍然存活。目前常用的解决方法是将导光光纤的导光端进行物理研磨或者化学腐蚀。物理研磨过程中需保证研磨强度、时间、角度的一致性；往往物理研磨效果不是很好，在此基础上要结合化学腐蚀。化学腐蚀过程需利用氢氟酸等腐蚀液进一步增强研磨端面的粗糙度。此类方法操作过程复杂，且治疗时需要单独的导光探头，增加了治疗探针的数量和加大了手术的难度。
在激光热疗治疗中，温度的检测是激光热疗安全治疗的关键。组织温度维持过低达不到治疗的效果，温度过高过快组织会碳化或者汽化，伤害正常的组织。而且，激光剂量也是影响整个治疗过程的核心，直接决定了治疗区域的范围和安全性，如脑手术中，需要治疗的肿瘤非常接近要害组织时，必须严格控制伤害到邻近监控组织和敏感结构。目前常见的做法是利用核磁共振（MRI）成像、计算机断层扫描（CT）实时测温，但是MIR成像、CT成像测量时间长，测量图像与实际毁损过程有延迟现象，而且设备比较复杂，成本代价高。另外也有用热电偶进行测量，因热电偶的探头是金属制得，对激光有吸收，会产生一定的背景噪声，使得测量温度高于实际温度，同时电磁会对其产生一定的干扰，不能与MRI成像等技术共同使用。还有一种使用超声测量，它必须预先测量各种组织的声特性以及温度特性。实际中因为各个个体之间的特性参数不同，所以测量过程较复杂，耗时较长，精确度不高。
要实现激光热疗的安全、有效、伤害小，需要在减少探头数量的基础上实时测得组织温度的完全分布式信息，控制激光输出计量。目前研究最先进的是2014年美国的Monteris医学公司，将导光器件和热电偶集成在化，做成一个探头，使用解调软件实时测量组织的温度，且利用MRI成像来同步观测和监控治疗。由于热电偶产生背景噪声且不具备抗电磁干扰性，所以该探头温度实时测量还是以MRI为主，且该探头的尺寸较大，制作成本高。
发明内容
本发明针对激光热疗中探头数目多、尺寸大、点分布式测量温度，激光输出剂量不易控制的问题，提出一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头，其结构简单、制作容易、成本低、精度高、实用性强，实现传光传感一体化。该探头能实现对治疗区域的完全分布式温度高精度测量，达到安全治疗的效果。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头，包括传光光纤、保护套、光纤温度传感器和光热探头；所述光热探头的前端或后端连接光纤温度传感器，后端的光纤温度传感器连接所述传光光纤，所述保护套包覆在传光光纤、光纤温度传感器和光热探头的外部。治疗时将热疗探头放置在需治疗的组织中，光热探头将传光光纤导入的激光转化为热能，并以该探头为中心向四周传导和辐射，在组织中形成一定的温度场分布；光纤温度传感器实现治疗组织周围的温度分布场温度信息的完全分布式测量。
本发明与现有热疗探头相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.光热探头能形成一定的温度分布场，能容易地实现组织的热疗，避免了热疗复杂的制作工艺；2.与利用导光光纤导入治疗激光和传感器分别进行治疗和温度测量技术相比，本发明只需使用一个探头即可同时实现传能和传感；3.光纤温度传感器不受输入激光的影响，抗电磁的干扰，可应用在更多场合；4.通过解调获得光信号实现治疗组织的完全分布式温度测量，避免了多点温度测量繁琐和对组织有伤害的问题，保证治疗组织周围组织或敏感部位的安全，降低了手术的风险；5.该探头制作简易，成本低，精度高。
在激光热疗时，一方面光纤温度传感器实现实时完全分布式温度测量，且能反馈调控激光输出功率，使探头保持设定的温度，另一方面光热探头能够将光能转换为热能，形成热疗探头的热源点，避免因激光的方向性引起的温度分布不均。
附图说明
图1是基于光纤材料光热效应的激光热疗探头示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
如图1所示，一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头，包括传光光纤1、保护套2、光纤温度传感器3和光热探头4；所述光热探头4的前端或后端连接光纤温度传感器3，后端的光纤温度传感器3连接所述传光光纤1，所述保护套2包覆在传光光纤1、光纤温度传感器3和光热探头4的外部。传光光纤1将激光导入到光热探头4中，光热探头4将光能转化为热能，向周围传导和辐射形成一定的温度分布场；光纤温度传感器3实时监测温度场的温度变化信息。
Claims (1)
1.一种基于光纤材料光热效应的激光热疗探头，其特征在于，包括传光光纤（1）、保护套（2）、光纤温度传感器（3）和光热探头（4）；所述光热探头（4）的前端或后端连接光纤温度传感器（3），后端的光纤温度传感器（3）连接所述传光光纤（1），所述保护套（2）包覆在传光光纤（1）、光纤温度传感器（3）和光热探头（4）的外部。
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