[發明專利]一種基于溫度和圖像雙模監測與反饋的光熱治療系統

有效

• 申請號: 202110182276.6
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112618013B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 吳淑蓮;李志芳;鐘兆偉;胡志偉;吳偉杰;李暉
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: A61B18/22
• 分類號: A61B18/22;A61B90/00;A61D7/00;A61D1/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

本發明提出一種基于溫度和圖像雙模監測與反饋的光熱治療系統，可對待處理組織進行范圍可控的精確激光輻照，所述光熱治療系統包括控制反饋模塊和與之相連的光熱治療模塊、可進行紅外成像的溫度監測模塊；所述光熱治療模塊以激光輻照待處理組織使之升溫；控制反饋模塊經溫度監測模塊獲取待處理組織的紅外熱成像，以評估當前激光輻照形成的升溫范圍是否在待處理組織的預設的閾值溫度范圍內，以及接受激光輻照的組織可承受的溫度是否符合預設值；本發明能對光熱治療過程中的重要參數進行監測，同時可結合溫度監測、圖像監測進行反饋。

技術領域

本發明涉及生物醫學及光學技術領域，尤其是一種基于溫度和圖像雙模監測與反饋的光熱治療系統。

背景技術

光熱療法是一種利用局部生物組織受熱使病變組織（癌細胞組織）凝固壞死的腫瘤熱療技術。它的基本過程是通過經皮穿刺將有孔道的探針導入需治療的組織或腫瘤組織，由激光對組織進行照射，組織將吸收光能量轉為熱能向周圍組織擴散，導致組織溫度不斷升高，使腫瘤靶組織產生熱凝固壞死，其主要過程是組織的光熱響應。光熱治療腫瘤時光熱效應產生的溫度對腫瘤細胞直接損傷破壞作用。當進行光熱治療時，在光熱轉換效應的作用下，即使光源是朝向病變區的，病變區上堆積的熱量依舊會分散開來，傳遞到組織體的另外部位。所以不管組織是否病變，在被超過有效范圍的溫度作用一定時間后，都會一定程度受到熱損傷。由此可見溫度在光熱治療中是一個核心參數。當前光熱治療的參數控制都是憑著醫生的經驗值設定的，當激光劑量小的時候，對于治療無效果；而激光劑量大時，會使正常組織收到損傷。因此，實時監測光熱治療過程中溫度的動態變化在治療控制中起重要作用。

紅外線像儀監測溫度，無需進入組織內部，具有非侵入、成像快速、圖像直觀等特點，它的無損檢測特性有助于在不破壞組織的情況下檢測溫度，這在光熱治療的應用中無疑是個很好的選擇。在實現監測溫度的情況下，如果可以根據溫度調節激光功率而使溫度保持在恒定的期望值的話，那就可以模擬出期望溫度值的光熱損傷了。因此，在本發明中，我們嘗試通過PID控制器與紅外熱像儀相結合設計溫度反饋式的激光功率調節系統來調節功率得到相應期望溫度的光熱效果。

在治療過程中，不僅僅溫度場的監測重要，實現圖像的無創監測也尤為重要。目前常用的無損檢測技術有利也有弊。磁共振成像(Magnetic Resonance Image，MRI)，成像清楚、分辨率好，但是用于實時檢測的話效果不佳，并且價格并不便宜，而且可能無法用于部分特別的病患；計算機斷層掃描(Computed Tomography，CT)圖像雖然分辨率高，價格廉價，但對人體存在副作用。好在近年來光學相干層析成像(Optical Coherency Tomography，OCT)技術作為新的一種成像形式取得了長足的進步，并且仍然具備良好的發展空間。作為一種無需接觸、不會造成創傷且價格不高的成像技術，它的分辨率優秀，對于像組織器官這種散射作用強的介質，可以實現深度成像。所以我們嘗試使用OCT成像技術來輔助重建內外部圖像，從而幫助觀察組織損傷的范圍。

發明內容

本發明提出一種基于溫度和圖像雙模監測與反饋的光熱治療系統，能對光熱治療過程中的重要參數進行監測，同時可結合溫度監測、圖像監測進行反饋。

本發明采用以下技術方案。

一種基于溫度和圖像雙模監測與反饋的光熱治療系統，可對待處理組織進行范圍可控的精確激光輻照，所述光熱治療系統包括控制反饋模塊（4）和與之相連的光熱治療模塊（1）、可進行紅外成像的溫度監測模塊（2）；所述光熱治療模塊以激光輻照待處理組織使之升溫；控制反饋模塊經溫度監測模塊獲取待處理組織的紅外熱成像，以評估當前激光輻照形成的升溫范圍是否在待處理組織的預設的閾值溫度范圍內，以及接受激光輻照的組織可承受的溫度是否符合預設值。

所述光熱治療系統還包括可進行三維成像的OCT圖像監測模塊（3）；所述控制反饋模塊經OCT圖像監測模塊獲取待處理組織的圖像。