[發明專利]一種LED光療設備照射區域控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201810137078.6
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108355253A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 董曉曦;李迎新;陰慧娟;楊基春;黃河;張建;吳金鵬;孫美秀;李宏霄
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: A61N5/06
• 分類號: A61N5/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種LED光療設備照射區域控制裝置及控制方法，包括上位機，所述上位機連接有成像CCD和微型投影儀，所述微型投影儀的出光口設置有光開關陣列，所述光開關陣列正前方設置有用于輸出治療光的LED陣列，所述光開關陣列中光開關和LED陣列中LED燈的數量相等、位置對應，每個光開關一端均串聯對應的LED燈，另一端接地，每個LED燈一端均串聯對應的光開關，另一端均接電平。本發明獲取病灶區域圖像后，將其轉化為高亮圖像并將高亮圖像投影至光開關陣列上，由光開關陣列控制LED陣列光源點亮，從而形成發光區域形狀與高亮圖相一致的治療光源，以實現精準光療對照射區域控制的需求。

技術領域

本發明屬于醫療設備領域，更具體的說，是涉及一種LED光療設備照射區域控制裝置及控制方法。

背景技術

光動力精準治療取決于激光照射的光斑與病灶的形狀是否匹配，光斑與病灶形狀匹配越好，正常組織所受傷害越小。

目前，對照射區域形狀控制的方法主要是利用光學器件對出光后的光束進行整形，或利用光闌或遮光片等對光束進行局部遮擋，或利用兩者相結合，以獲得指定形狀和照射面積的均勻光斑。

專利CN201420618502.6中介紹了一種利用鏡架、擴束輸入鏡、光闌、擴束輸出鏡、平頂型衍射光學元件和聚焦鏡所組成的激光光斑形狀調整裝置，可實現特殊形狀、光強均勻、光斑邊界清晰的平頂光束。而專利CN201020598767.6則采用端面幾何形狀和尺寸大小均可改變的玻璃棒代替了光闌，以實現任意形狀均勻光斑的輸出。然而上述方法光學結構復雜，每次改換光斑形狀均需調整光學組件，難以適應臨床中針對不同幾何形狀和尺寸大的病變區域實現精準照射的實際需要。

專利CN201510076249.5針對皮膚紫外光療的實際需要，設計了一種用于精準照射的紫外光療儀。為實現對照射區域形狀和尺寸的控制，該專利采用的技術方法是：利用主要元件為電荷耦合裝置的圖像獲取及分析模塊識別皮膚病灶；利用圖像識別算法，借助放置于病灶區域旁的標準坐標尺換算出病灶區域坐標值；利用單片機，行驅動器和列驅動器來驅動LED陣列。其陣列驅動方式為行列掃描方式逐行逐列點亮，通過串行通訊向列驅動器傳達點亮信息，這樣就不可避免的帶來了由于掃描時間過長而造成的LED陣列點亮時間不夠，從而影響光輸出亮度的情況；為避免串行傳輸中的列數據準備和列數據點亮的時間矛盾問題，該專利采用點亮本行各列數據的同時，利用鎖存器傳遞下一列數據的方法。

該專利能夠實現精準光療，然而并不適合光動力治療的實際需求。主要原因如下：

(1)該專利采用了傳統的圖形分割-圖像識別方法對病灶區域進行識別，需要采用復雜的圖形處理設備和算法進行運算，既增加了系統的復雜程度和成本，同時算法運算會占據大量機器時間，難以做到對照射區域形狀和大小的實時更新；

(2)該專利所采用的逐行逐列掃描方式決定了其對LED的利用效率相對較低，出光強度較低。該專利中提到了該工作方式的列數據準備和列數據點亮的時間矛盾問題。即使采用鎖存器來緩解該矛盾，在某一時刻也僅有一列LED燈點亮，難以實現和病灶區域形狀相似的LED發光面同時點亮。這就造成該光源功率密度較低，無法適應光動力治療對光功率密度的實際需求；

(3)隨著圖像精度的提升，LED的數量提升巨大，這就使得該專利所需列鎖存器、單片機、行列驅動器等越發復雜，電路難度呈指數提升。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供了一種LED光療設備照射區域控制裝置及控制方法，獲取病灶區域圖像后，將其轉化為高亮圖像并將高亮圖像投影至光開關陣列上，由光開關陣列控制LED陣列光源點亮，從而形成發光區域形狀與高亮圖相一致的治療光源，以實現精準光療對照射區域控制的需求。

本發明的目的可通過以下技術方案實現。