[发明专利]一种双波长激励的反馈式光热治疗仪

说明书

一种双波长激励的反馈式光热治疗仪，它涉及光热治疗仪，它是要解决现有的激光光热治疗仪损害正常细胞、缺乏无创的温度反馈功能、治疗周期长的技术问题，该光热治疗仪包括双通道信号发生器、制热激光器、制冷激光器、光纤传输系统、上转换热疗探针、光谱仪和计算机；其中光纤传输系统包括由光纤依次连接的耦合器、环形器和聚焦镜；两束不同波长的脉冲激光分别用于加热和制冷，探针的上转换荧光信号解析探针温度，实现光疗过程中的温度反馈，并且进一步根据反馈的温度来调节输入激光参数，实现在线干预。本发明的治疗仪操作简单，可抑制过热现象、缩短治疗周期。

技术领域

本发明涉及光热治疗仪，属于光学与医学的交叉领域。

背景技术

目前癌症治疗有三种主流方法：手术疗法，放射性疗法，化学疗法。其中手术疗法具有操作复杂、风险大、对人体创伤大、降低人体免疫力、以及容易出现并发症等缺陷；放射性疗法和化学疗法都会给患者带来了很大的副作用：这些方法在扼制癌细胞发展的同时，对正常细胞也产生巨大的伤害。

高温热疗通过提高体内温度杀死肿瘤，是一种低成本、易操作、副作用小的癌症治疗方法。一方面，高热可以抑制脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质的合成，进而促进肿瘤细胞死亡；另一方面，高热还可以损害细胞膜的正常功能，使细胞膜的通透性发生改变，引起蛋白外溢、核染色质结构发生改变，导致癌细胞的死亡。并且当温度达到40摄氏度以上，癌细胞会变得适于传统的化疗和放疗，所以癌症热疗法可以明显增加常规治疗手段对肿瘤的局部空置率、改善远期生存，具有其它治疗手段无法比拟的作用。

以激光进行高温治疗的方法被称为激光热疗，目前已成为肿瘤热疗的一种新的有效手段。现有的激光光热治疗仪通常采用稳态激光长时间照射以维持肿瘤组织处于较高温度，这种常规方案具有以下三个主要缺陷：一是容易引起病变组织周围健康细胞的过热效应，导致在癌症的光热治疗过程中，高温杀死肿瘤组织的同时也损害了正常细胞；二是在激光热疗过程中缺乏无创、便捷的温度反馈机制。由于温度是癌症热疗过程的关键治疗参数，所以实时监测光疗探针及周围组织的温度十分关键，但是当前的常规方法是将多个温度传感探头植入人体内不同位置进行监测，大大增加了热疗系统的复杂度和对人体的伤害；三是为保证较好的疗效，激光照射时间通常为60-120分钟，相对较长的治疗时间不利于某些特殊情况患者，如不能长时间保持身体姿态不变的患者。

针对以上常规的癌症激光热疗方法的缺陷，本发明提供了一种能够有效抑制过热效应、缩短疗程、且具备无创温度反馈功能的癌症热疗仪，该热疗仪结构紧凑、操作便捷，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明是要解决现有的激光光热治疗仪损害正常细胞、缺乏无创的温度反馈功能、治疗周期长的技术问题，提供一种双波长激励的反馈式光热治疗仪。

本发明的双波长激励的反馈式光热治疗仪结构如图1所示，包括双通道信号发生器1、制热激光器2、制冷激光器3、光纤传输系统4、上转换热疗探针5、光谱仪6和计算机7；

其中光纤传输系统4包括由光纤依次连接的耦合器4-1、环形器4-2和聚焦镜4-3；

制热激光器2和制冷激光器3并联后一端与双通道信号发生器1的输出端连接，另一端与光纤传输系统4的耦合器4-1连接，光纤传输系统4的聚焦镜4-3发出的激光照射在上转换热疗探针5上；

光纤传输系统4的环形器4-2的另一输出端与光谱仪6连接，光谱仪6的信号输出端与计算机7的输入端连接，计算机7的输出端与双通道信号发生器1的输入端连接。

进一步地，制热激光器2输出的激光波长为940nm；制冷激光器3输出的激光波长为1020nm；两束激光的频率范围为：0.1～5Hz，功率密度范围为：0.2～1W/cm²。

进一步地，上转换热疗探针5是单分散的Er³⁺/Yb³⁺:LiLuF₄@LiYF₄异质结构纳米晶；