CN108671415A - 一种医用光纤及激光治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用光纤，包括N个预定长度的激光光纤(1)、N‑1个光纤连接组件(2)、光纤引导结构(3)、光纤控制器(4)；N个所述激光光纤(1)通过N‑1个所述光纤连接组件(2)进行连接，依次形成串接光纤结构(5)，所述串接光纤结构(5)一端连接所述光纤引导结构(3)、另一端连接所述光纤控制器(4)，N为正整数；其中，每个所述光纤连接组件(2)上均设置有一个压力传感器(6)，所述压力传感器(6)连接所述光纤控制器(4)，所述压力传感器(6)用于检测所述光纤连接组件(2)的压力数据，所述光纤控制器(4)用于根据所述压力数据判断所述医用光纤的耦合状态。本发明的医用光纤增强了光纤在人体内的可控性，防止光纤产生损坏等问题，降低治疗风险。

Description

一种医用光纤及激光治疗仪

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种医用光纤及激光治疗仪。

背景技术

随着激光技术以及医疗水平的不断发展，光纤逐渐被应用到医疗***中，作为专门的医用光纤，在一种应用中，是把光能输送进人体，以实施治疗任务，用生物激光对局部进行照射，减少血肿水肿以及由此带来的继发损伤；减少免疫炎性反应；加强血液循环、调整功能、促进细胞生长、组织修复等。

然而，由于人体组织十分精密复杂，对于脊柱部位的治疗风险较大，操作不当极易引起脊柱神经等部位的损伤，治疗难度较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种医用光纤及激光治疗仪。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种医用光纤，包括N个预定长度的激光光纤、N-1个光纤连接组件、光纤引导结构、光纤控制器；N个所述激光光纤通过N-1个所述光纤连接组件进行连接，依次形成串接光纤结构，所述串接光纤结构一端连接所述光纤引导结构、另一端连接所述光纤控制器；

其中，每个所述光纤连接组件上均设置有一个压力传感器，所述压力传感器连接所述光纤控制器，所述压力传感器用于检测所述光纤连接组件的压力数据，所述光纤控制器用于根据所述压力数据判断所述医用光纤的耦合状态。

在一个具体实施方式中，所述光纤连接组件包括第一准直器、第二准直器；所述第一准直器与所述第二准直器分别对应设置在两个激光光纤的一端，且所述第一准直器与所述第二准直器相互贴合，使得对应的两个激光光纤的轴向重合。

在一个具体实施方式中，所述光纤连接组件还包括硅橡胶套管，所述硅橡胶套管套接在所述第一准直器和第二准直器上，且所述压力传感器设置在所述硅橡胶套管与所述第一准直器和/或所述第二准直器之间。

在一个具体实施方式中，所述激光光纤与所述准直器接口处还设置有横向限位环。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环距离所述准直器2mm-8mm。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环的直径与所述激光光纤的直径之比为4:3～3:2。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环上涂覆有四氟乙烯涂层。

在一个具体实施方式中，所述激光光纤从内向外依次包括纤芯、包层、金属涂覆层、弹性涂覆层、亲水层。

在一个具体实施方式中，所述弹性涂覆层包括硅橡胶。

本发明实施例提供了又一种医用光纤，包括：激光光纤，所述激光光纤从内向外依次包括纤芯、包层、金属涂覆层、弹性涂覆层、亲水层；其中，所述弹性涂覆层包括硅橡胶。

在一个具体实施方式中，该又一种医用光纤还包括：光纤引导结构，连接所述激光光纤。

本发明同时提供了一种激光治疗仪，包括如本发明所述的医用光纤，还包括：电源、处理器、激光输出电路、输入控制电路及激光光源；其中，

所述处理器连接所述输入控制电路及所述激光输出电路，用于根据所述输入控制电路输入的控制指令控制所述激光输出电路；

所述激光输出电路电连接所述激光光源，用于控制所述激光光源的发光强度及发光时长；

所述电源电连接所述激光输出电路，用于为所述激光输出电路提供驱动电流；

所述光纤控制器连接所述处理器，用于发送所述压力数据到所述处理器；

所述处理器还用于当判断所述压力数据大于预定压力时，控制所述激光光源调整到第一发光强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的医用光纤通过将多根激光光纤进行串接，能够有效的增强光纤在人体组织内的可活动性，解决了现有技术由于作用距离长，导致弯转后难以控制的问题，并通过在每一段光纤的接口位置设置压力传感器进一步增强了光纤在人体内的可控性，防止光纤产生损坏等问题，降低治疗风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种医用光纤结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光纤连接组件结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种激光光纤结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种激光治疗仪模块框图；

图5为本发明实施例提供的一种脊髓修复方法的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种医用光纤结构示意图，包括N个预定长度的激光光纤1、N-1个光纤连接组件2、光纤引导结构3、光纤控制器4；N个所述激光光纤1通过N-1个所述光纤连接组件2进行连接，依次形成串接光纤结构5，所述串接光纤结构5一端连接所述光纤引导结构3、另一端连接所述光纤控制器4；

其中，每个所述光纤连接组件2上均设置有一个压力传感器6，所述压力传感器6连接所述光纤控制器4，所述压力传感器6用于检测所述光纤连接组件2的压力数据，所述光纤控制器4用于根据所述压力数据判断所述医用光纤的耦合状态。光纤控制器可以是MCU等控制芯片，只要能够实现数据的接收、发送、显示、告警即可。

光纤引导结构，可以是采用硅胶或者金属等其他医用材质，或者采用上述医用材质的组合形成的引导结构，可实现在手术过程中，易于手术钳等手术器械对整个光纤进行加持、拖拽(该光纤引导结构内部无光纤)或导引(该光纤引导结构颜色与光纤的其他部位，也就是非光纤引导结构部分的颜色不同)，甚至穿皮操作(可作为导引针)。如果是金属导引针，可在光纤进入手术视野后剪除。在一种具体的实施方式中，导引针可以为动静脉透析导管穿刺透析针，或者是动静脉穿刺针。

激光治疗仪最早被用在伤口愈合、疼痛缓解，现在其医学用途已经被广泛扩展用于治疗多种疾病，包括中风、心肌梗死，退行性或创伤性脑疾病、脊髓损伤、外周神经再生等领域。但目前尚未有植入式的对脊髓修复的应用。

本实施例主要利用的是其生物刺激作用，产生某种与超声波、针灸类似的生物刺激作用。本发明的低强度激光治疗仪主要针对脊髓损伤出现的出血、水肿、自身炎性反应、微循环障碍、钙离子内流、自由基形成、继发缺血缺氧、神经脱髓鞘、神经病理性疼痛出现和胶质疤痕形成等不良事件，在术前充分评估患者脊神经功能和损伤程度，制定照射治疗方案。术中植入专用治疗光纤，在手术后将有效照射部位通过调整激光照射时间、照射能量、照射方式以及照射波长，来分别对抗脊神经损伤的诸多不良事件，使每一件不良事件均较未治疗组有不同程度的减轻。

在一个场景中，本实施例的医用光纤沿着预先设计好的路径伸入人体组织，在此过程中，压力传感器实时(每隔30-100ms)采集压力数据并传输到光纤控制器，操作人员通过该压力数据判断每段光纤的工作状况，若某段光纤压力过大时，检查光纤是否扭曲应力过大，及时调整路径，防止光纤损坏或光纤对人体组织造成破坏。

以N＝4为例，该医用光纤包括有4个激光光纤、3个光纤连接组件、1个光线探测头、1个光纤控制器，根据连接关系进行连接依次为光纤控制器、激光光纤、光纤连接组件、激光光纤、光纤连接组件、激光光纤、光纤连接组件、激光光纤、光纤引导结构，并且激光信号也以此路径进行传输，正常情况下，光纤引导结构一端是伸入人体组织内部的，光纤控制器是留在人体组织外部，进行压力数据的接收和反馈，具体的，激光光纤的数量以及对应光纤连接组件的数量根据具体情况而定，激光在光纤中传输时，都会存在传输损耗，且传输路径越长损耗越大，现有的医用光纤一般都是固定的长度，对于不同的应用场景，可能实际需要的光纤长度不同，而现有光纤并不能合理的进行适配，因此，本发明实施例可以针对具体场景调节光纤长度，以方便模块化管理，提升使用效果；此外，由于某些场景下，一次治疗完成后光纤仍然需要滞留在人体组织内部，以便于下次治疗，因此如果采用一根完整的光纤，其拆卸较为麻烦，采用模块化的光纤能够根据患者情况自主控制光纤长度。

本发明的医用光纤通过将多根激光光纤1进行串接，能够有效的增强光纤在人体组织内的可活动性，解决了现有技术由于作用距离长，导致弯转后难以控制的问题，并通过在每一段光纤的接口位置设置压力传感器6进一步增强了光纤在人体内的可控性，防止光纤产生损坏等问题，降低治疗风险。

在一种治疗场景中，该治疗方法具体为：

1、手术操作人员在脊柱减压手术后，将该治疗光纤在直视下经皮肤置入脊柱减压窗口，将该治疗光纤发光节段与减压窗口位置匹配，连接激光器的另一端留在皮肤以外，由于本实施例还具有采集压力数据的光纤控制器，因此光纤控制器也是留在皮肤以外的；

2、术后回到病房，医疗操作人员根据患者病情、手术方式等因素将暴露在皮肤以外的治疗光纤的激光器端或治疗光纤接口与专用激光器连接，设置激光器发射功率、照射方式、照射波段和照射时间等多个指标，激光器发射激光经该治疗光纤导入伤口内，近距离直接照射脊柱减压处以及脊神经，起到修复治疗作用。

3、按照上述方式在术后间断或者连续照射7-21天，根据治疗效果停止激光治疗，从经皮肤穿入处拔出光纤，手术缝线封闭管腔，治疗全过程结束。通过将治疗光纤植入人体伤口内，配合术后间断或者连续的激光照射，实现对患者的脊髓修复，增强治疗效果。

在正常治疗以及在体内正常植入时，光纤在人体组织内处于相对静止的状态，周围组织对光纤产生的压力一般都是比较恒定的，假如在此过程中采集到的压力数据波动较大或者增压、减压较明显时，可辅助判断光纤在人体组织内是否有移位等现象，避免发生医疗意外。

在一个具体实施方式中，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种光纤连接组件结构示意图，所述光纤连接组件2包括第一准直器21、第二准直器22；所述第一准直器21与所述第二准直器22分别对应设置在两个激光光纤1的一端，且所述第一准直器21与所述第二准直器22相互贴合，使得对应的两个激光光纤1的轴向重合。

在一个具体实施方式中，所述光纤连接组件2还包括硅橡胶套管23，所述硅橡胶套管23套接在所述第一准直器21和第二准直器22上，且所述压力传感器6设置在所述硅橡胶套管23与所述第一准直器21和/或所述第二准直器22之间。

硅橡胶套管的主要功能就是包覆裸露在外的准直器，由于准直器的使用会导致光纤结构的直径变大，为了在伸入背部组织时能够平滑的进入，通过硅橡胶套接管可以提供一个缓冲，具体的，硅橡胶套管可以设计成细-粗-细的平滑过渡结构，并且硅橡胶套管的厚度不太厚，覆盖准直器结构的硅橡胶厚度在0.5mm-2mm即可，覆盖在过渡处激光光纤上的厚度开始较大，之后逐渐递减，直到平缓过渡到激光光纤上，此外，硅胶套管上还可以涂覆亲水层，提高更好的适应人体组织。

在一个具体实施方式中，所述激光光纤1与所述准直器接口处还设置有横向限位环24。由于在应用中，光纤接口处较容易因为弯折角度过大而导致损坏，由于压力传感器6监测的数据并不能很好的反映出该接口处的弯曲变化，因此通过该限位环保护激光光纤1。

由于采用了准直器后，准直器连接光纤一端的接口处可能容易出现弯折现象，因此通过横向限位环进行保护，限制接口处的光纤弯折的角度。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环24距离所述准直器2mm-8mm。横向限位环设置的位置距离准直器一段距离，主要是考虑到硅橡胶套管有一个过渡结构，不宜太近，太远了又不能起到限位的作用，因此根据该段光纤的长度得到横向限位环距离所述准直器2mm-8mm为宜。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环24的直径与所述激光光纤1的直径之比为4:3～3:2。该比例能够提供光纤正常工作时的弯曲角度，但又不至于因为弯曲过大而降低光纤的使用寿命。上述比例是建立在前述设置距离2mm-8mm的基础之上，两者配合才能起到合理的限位但又不影响正常工作时的弯曲角度。

在一个具体实施方式中，所述横向限位环24上涂覆有四氟乙烯涂层，以保证良好生物相容性。

在一个具体实施方式中，请参见图3，图2为本发明实施例提供的一种激光光纤结构示意图，所述激光光纤1从内向外依次包括纤芯11、包层12、金属涂覆层13、弹性涂覆层14、亲水层15。

本实施例的纤芯可以为弥散光纤，该弥散光纤又称柱状发射光纤，是一种用于全方位均匀发光的弥散光纤，也即360°周发光式通体发光光纤。该360°周发光式通体发光光纤包括弥散头、导光光纤，其光传输效率高，能承受激光功率密度高，弥散头小，表面光滑，适用于伤口内埋植治疗。其直径为1～5mm，使用温度范围为0～60度，光谱范围为200-2000nm。其中金属涂覆层可以保证纤芯的强度，弹性涂覆层可以保证纤芯的柔韧度，亲水层具有良好的生物相容性，提高光纤在人体组织内的安全性。所述弹性涂覆层14包括硅橡胶、高强度聚酯材料等。

在一个具体实施方式中，激光光纤上还固定有至少一个固定件，该固定件固定设置在伸出体外的光纤上，用于供手术线穿过，一般的，由于一个治疗周期在几天到几十天不等，因此激光光纤一般在治疗结束时才取出体外，在此期间，患者在非治疗期间需要携带激光光纤，而如果不加以固定，可能导致光纤移位，造成严重的医疗事故，因此需要对患者身体中的激光光纤以及伸出体外的部分进行固定，一般只需要在体外进行固定，体内对应也能够起到固定的作用，在手术治疗周期完全结束后，直接拆除体外部分的固定线，然后拔除体内部分的光纤即可，现有的固定方式无法很好进行固定，因此通过将手术线穿过固定件并对手术线进行固定以实现整体固定，在优选的实施例中，手术线穿过固定件后缝合于光纤穿过的附近皮肤，以提高固定效果。

本发明实施例提供了又一种医用光纤，包括：激光光纤，所述激光光纤从内向外依次包括纤芯、包层、金属涂覆层、弹性涂覆层、亲水层；其中，所述弹性涂覆层包括硅橡胶。

在一个具体实施方式中，该又一种医用光纤还包括：光纤引导结构，连接所述激光光纤。

实施例二

请参见图4，图4所示为本发明实施例提供的一种激光治疗仪模块框图，包括如本发明所述的医用光纤，还包括：电源101、处理器102、激光输出电路103、输入控制电路104及激光光源105；其中，

所述处理器102连接所述输入控制电路104及所述激光输出电路103，用于根据所述输入控制电路104输入的控制指令控制所述激光输出电路103；

所述激光输出电路103电连接所述激光光源105，用于控制所述激光光源105的发光强度及发光时长；

所述电源101电连接所述激光输出电路103，用于为所述激光输出电路103提供驱动电流；

所述光纤控制器4连接所述处理器102，用于发送所述压力数据到所述处理器102；

所述处理器102还用于当判断所述压力数据大于预定压力时，控制所述述激光光源105调整到第一发光强度。

具体的，可以根据压力等反馈数据以及患者的实际情况调整第一发光强度，例如将第一发光强度调整到正常发光强度的1.2倍-1.5倍。

其中，该电源111可以为220V交流电源。该处理器113可以为微控制器MCU、单片机或者可编程逻辑控制器FPGA等具有处理功能的器件。

激光光源产生的激光波长为770-830nm。其好处在于：该激光波长可以增加β内啡肽水平，促进了尿液中糖皮质激素的***，通过一个复杂的电解质神经纤维阻断机制提高压力下疼痛的阈值，降低组胺和乙酰胆碱的释放，减少缓激肽的合成，增加三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,简称ATP)的产生量，改善局部的微循环，促进淋巴流动从而减轻水肿。最终结果实现促进神经修复以及减少神经疼痛。

激光光纤为360°周发光式通体发光光纤，该通体发光光纤可分为固态芯通体发光光纤或者液态芯通体发光光纤，由于通体发光光纤其通体发光强度随着其长度的增加而呈现指数下降，因此本发明优选采用360°周发光式结果，且其波长在770-830nm范围内，以实现最佳的发光特性。

实施例三

请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种脊髓修复方法的示意图。该方法可以包括如下步骤：

步骤1.根据患者脊神经功能和损伤程度确定激光治疗仪的激光照射参数；

步骤2.在手术过程中，将所述激光治疗仪的治疗光纤植入所述患者体内位于待治疗脊髓部位处；

步骤3.在手术后，控制所述激光治疗仪按照确定的所述激光照射参数对所述待治疗脊髓部位进行照射；

步骤4.在完成修复后移除所述治疗光纤。

具体地，所述激光照射参数包括激光工作方式、激光波长、激光照射强度及激光照射时长。

可选地，该方法还包括：

步骤x.观测患者的TNF-α因子、IL-6因子、IL-10因子及NG2蛋白和GAP43蛋白的变化以调节所述激光照射参数，以期在一定时间内达到正常的水平，修复受损的脊髓部位。其中，该步骤可以设置于步骤4之前。

需要说明地是，低强度激光疗法的细胞和分子机制：线粒体被认为是主要的感光受体，可以增加三磷酸腺苷，激发氧活性，促进钙内流，和释放一氧化氮。随后转录因子的激活启动多种保护，抗凋亡，抗氧化和促增殖基因产物的表达。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种医用光纤，其特征在于，包括N个预定长度的激光光纤(1)、N-1个光纤连接组件(2)、光纤引导结构(3)、光纤控制器(4)；N个所述激光光纤(1)通过N-1个所述光纤连接组件(2)进行连接，依次形成串接光纤结构(5)，所述串接光纤结构(5)一端连接所述光纤引导结构(3)、另一端连接所述光纤控制器(4)，N为正整数；

其中，每个所述光纤连接组件(2)上均设置有一个压力传感器(6)，所述压力传感器(6)连接所述光纤控制器(4)，所述压力传感器(6)用于检测所述光纤连接组件(2)的压力数据，所述光纤控制器(4)用于根据所述压力数据判断所述医用光纤的耦合状态。

2.根据权利要求1所述的医用光纤，其特征在于，所述光纤连接组件(2)包括第一准直器(21)、第二准直器(22)；所述第一准直器(21)与所述第二准直器(22)分别对应设置在两个激光光纤(1)的一端，且所述第一准直器(21)与所述第二准直器(22)相互贴合，使得对应的两个激光光纤(1)的轴向重合。

3.根据权利要求2所述的医用光纤，其特征在于，所述光纤连接组件(2)还包括硅橡胶套管(23)，所述硅橡胶套管(23)套接在所述第一准直器(21)和第二准直器(22)上，且所述压力传感器(6)设置在所述硅橡胶套管(23)与第所述一准直器(21)和/或所述第二准直器(22)之间。

4.根据权利要求2所述的医用光纤，其特征在于，所述激光光纤(1)与所述准直器接口处还设置有横向限位环(24)。

5.根据权利要求4所述的医用光纤，其特征在于，所述横向限位环(24)距离所述准直器2mm-8mm。

6.根据权利要求4所述的医用光纤，其特征在于，所述横向限位环(24)的直径与所述激光光纤(1)的直径之比为4:3～3:2。

7.根据权利要求4所述的医用光纤，其特征在于，所述横向限位环(24)上涂覆有四氟乙烯涂层。

8.根据权利要求1所述的医用光纤，其特征在于，所述激光光纤(1)从内向外依次包括纤芯(11)、包层(12)、金属涂覆层(13)、弹性涂覆层(14)、亲水层(15)。

9.根据权利要求8所述的医用光纤，其特征在于，所述弹性涂覆层(14)包括硅橡胶。

10.一种医用光纤，其特征在于，包括：激光光纤，所述激光光纤从内向外依次包括纤芯、包层、金属涂覆层、弹性涂覆层、亲水层；其中，所述弹性涂覆层包括硅橡胶。

11.根据权利要求10所述的医用光纤，其特征在于，还包括：光纤引导结构，连接所述激光光纤。

12.一种激光治疗仪，其特征在于，包括如本发明1-11任一项所述的医用光纤，还包括：电源(101)、处理器(102)、激光输出电路(103)、输入控制电路(104)及激光光源(105)；其中，

所述处理器(102)连接所述输入控制电路(104)及所述激光输出电路(103)，用于根据所述输入控制电路(104)输入的控制指令控制所述激光输出电路(103)；

所述激光输出电路(103)电连接所述激光光源(105)，用于控制所述激光光源(105)的发光强度及发光时长；

所述电源(101)电连接所述激光输出电路(103)，用于为所述激光输出电路(103)提供驱动电流；

所述光纤控制器(4)连接所述处理器(102)，用于发送所述压力数据到所述处理器(102)；

所述处理器(102)还用于当判断所述压力数据大于预定压力时，控制所述激光光源(105)调整到第一发光强度。