[发明专利]一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统

权利要求书

1.一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，可对待处理组织进行范围可控的精确激光辐照，其特征在于：所述光热治疗系统包括控制反馈模块（4）和与之相连的光热治疗模块（1）、可进行红外成像的温度监测模块（2）；所述光热治疗模块以激光辐照待处理组织使之升温；控制反馈模块经温度监测模块获取待处理组织的红外热成像，以评估当前激光辐照形成的升温范围是否在待处理组织的预设的阈值温度范围内，以及接受激光辐照的组织可承受的温度是否符合预设值；

所述温度监测模块包括红外热像仪（201）；所述光热治疗模块包括在其激光光路上顺序设置的第一激光器（101）、第一准直器（102）和光纤治疗头；第一激光器的激光经第一准直器、光纤治疗头后对待处理组织进行辐照；

为防止激光对组织辐照时的光反射、热聚焦及热扩散效应造成的辐射率偏差影响红外热像仪测温精度，所述红外热像仪通过修正定标作业来校正其光热治疗系统测温时的辐射率偏差，

所述修正定标作业的方法包括以下步骤；

步骤S1、用预设功率的激光辐照水面十分钟后，再分别用热电偶、温度计、红外热像仪对水面的被照射区域测温以获取水温变化数据；

步骤S2、用预设功率的激光辐照与待处理组织类似的离体组织十分钟后，再分别用热电偶、红外热像仪对该离体组织的被照射区域进行测温，以获取组织温度变化数据；

步骤S3、以水温变化数据、组织温度变化数据对红外热像仪进行修正定标。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述光热治疗系统还包括可进行三维成像的OCT图像监测模块（3）；所述控制反馈模块经OCT图像监测模块获取待处理组织的图像。

3.根据权利要求2所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述控制反馈模块通过OCT图像监测模块对受热时的待处理组织进行成像并重构三维图像，以获取辐照过程中待处理组织表面及内部在被辐照时的状态变化信息，并监测辐照时的待处理组织是否受到光热损伤。

4.根据权利要求1所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述光纤治疗头在对待处理组织辐照时，与组织的距离为2cm；所述红外热像仪以光学支架固定，其探测方向与光热治疗模块照射部位所成斜角角度为45度。

5.根据权利要求3所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述OCT图像监测模块的光源为第二激光器（301），其所发激光经隔离器（302）、光纤耦合器（303）后出射至参考臂光路及样品臂光路；进入参考臂光路的激光经参考臂光路内的第二准直器（304）射至平面镜（305）后，被平面镜反射回光纤耦合器处形成第一返回光；进入样品臂光路的激光经样品臂光路的第三准直器（306）、反射镜（307）、透镜（308）、扫描振镜（309）后照射于光热治疗模块进行激光辐照的待处理组织处，其反射光在光纤耦合器处形成第二返回光；所述第一返回光、第二返回光在光纤耦合器处形成的相干光输出至光谱仪（310）；所述控制反馈模块通过数据采集卡（311）接收光谱仪数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述光纤耦合器为具有50:50分光比的2×2耦合器；所述光热治疗系统还包括用于放置待处理组织的数控样品台（5）；所述数控样品台为三轴电动的精密电控平移台，可对放置的待处理组织进行位置和姿态上的三维调节。

7.根据权利要求6所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述控制反馈模块通过数据采集卡获取OCT图像监测模块的光学数据，通过数据采集卡获取红外热像仪的温度探测数据；所述控制反馈模块根据光学数据、温度探测数据控制第一激光器的能量输出，以及扫描振镜和数控样品台的工作状态，从而保持待处理组织受激光辐照所导致的温度变化在所设定的阈值范围内。

8.根据权利要求7所述的一种基于温度和图像双模监测与反馈的光热治疗系统，其特征在于：所述控制反馈模块包括数控工作站，利用计算机资源处理温度数据以及通过调节激光功率来保持被辐照组织温度在阈值范围内，通过Amira三维重构算法处理数据采集卡的光学数据来重构被激光辐照组织的三维图像并分割光热治疗的损伤范围，通过RS-232接口实现系统数据的传输以及对光热治疗系统内各仪器控制的功能，并使用虚拟仪器技术LabVIEW编写系统的控制功能，所述控制功能包括激光基本控制功能的实现、温度的实时读取、激光功率的实时调节和数据的可视化显示、通过PID控制器来实现反馈控制的功能。