專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及近紅外激光光動(dòng)力診療儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器。
背景技術(shù)：
光動(dòng)力學(xué)療法(Photodynamic therapy, PDT)是上世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái) 的、有機(jī)結(jié)合激光技術(shù)、光導(dǎo)技術(shù)、光信息處理技術(shù)、生物光化學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù) 的一種治療腫瘤的新型療法，其原理是通過(guò)涂抹或者人體靜脈注射腫瘤親合性光敏劑 (Photosensitizer)后，在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)在腫瘤組織中形成相對(duì)高濃度的積聚，此時(shí)用特定 波長(zhǎng)激光照射腫瘤組織，將激活其中的光敏劑分子，在腫瘤組織內(nèi)引發(fā)一系列光化學(xué)反應(yīng)， 生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧，進(jìn)而和生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒直接殺死腫瘤細(xì)胞， 實(shí)現(xiàn)無(wú)痛無(wú)痕的靶向性治療。同時(shí)，光動(dòng)力反應(yīng)還廣泛破壞腫瘤組織內(nèi)的微血管，進(jìn)一步導(dǎo) 致病變組織的缺血性壞死，后者在腫瘤治療過(guò)程中常常起著關(guān)鍵性作用。另外，也有證據(jù)顯 示光動(dòng)力學(xué)療法能啟動(dòng)抗腫瘤免疫反應(yīng)。現(xiàn)有可用于臨床的光動(dòng)力治療儀器大都采用600 SOOnm波長(zhǎng)范圍的光源，穿透 能力弱，只能穿透不到Icm深的組織，所以光動(dòng)力療法的應(yīng)用被限制在皮膚或皮下腫瘤，或 是內(nèi)部器官的腔表面，其主要臨床適應(yīng)癥是一些靶組織為“薄層”結(jié)構(gòu)的疾病，如皮膚、粘膜 的淺表腫瘤、鮮紅斑痣、視網(wǎng)膜黃斑變性、動(dòng)脈粥樣硬化和牛皮癬等疾病。對(duì)于深度腫瘤或 瘤體較大的腫瘤，必須通過(guò)特殊的照射方法加以解決。而利用光敏劑本身的雙光子效應(yīng)的光動(dòng)力治療，不僅激發(fā)光源擴(kuò)展到近紅外波 段，光動(dòng)力作用深度也增加了，可以實(shí)現(xiàn)深度及大塊腫瘤的有效治療；同時(shí)光敏劑的雙光子 激發(fā)熒光光譜亦可用于腫瘤的診斷和跟蹤，但目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有較成熟的儀器。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器， 集腫瘤診斷和治療于一體，利用該儀器能夠有效增加光敏劑激發(fā)光源作用深度，擴(kuò)展激光 光動(dòng)力療法的使用范圍。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治 療儀器，包括近紅外半導(dǎo)體激光光源1、光功率檢測(cè)模塊2、光耦合模塊3、光纖接口模塊4、 電源模塊5、熒光光譜分析模塊6、系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊7、系統(tǒng)控制模塊8和人機(jī)接口模塊9 ； 其中光耦合模塊3將近紅外半導(dǎo)體激光光源1發(fā)出的光耦合到光纖接口模塊4，光耦合 模塊3將光纖接口模塊4反饋回來(lái)的熒光輸入熒光光譜分析模塊6進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù) 傳入系統(tǒng)控制模塊8進(jìn)行處理，并將信息經(jīng)人機(jī)接口模塊9顯示出來(lái)，提示用戶(hù)進(jìn)行指令控制；光功率檢測(cè)模塊2將測(cè)得的近紅外光源反饋給系統(tǒng)控制模塊8，系統(tǒng)控制模塊8通 過(guò)用戶(hù)設(shè)定的指令自動(dòng)控制近紅外光源的輸出光功率或者將功率信息反饋給用戶(hù)由用戶(hù) 手動(dòng)控制；電源模塊5為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，保證近紅外半導(dǎo)體激光器1的穩(wěn)定工作 狀態(tài)；系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊7對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證系統(tǒng)及用戶(hù)的安
全。 上述方案中，該儀器利用光敏劑本身的雙光子效應(yīng)在近紅外激光作用下實(shí)現(xiàn)深度 腫瘤及大塊腫瘤的有效光動(dòng)力治療，并利用光敏劑本身的雙光子激發(fā)熒光光譜及熒光光譜 成像來(lái)診斷腫瘤。上述方案中，該儀器采用單模或多模光纖將紅外激光耦合引導(dǎo)到腫瘤區(qū)，利用光 纖的柔韌性和體積細(xì)微特性將激光引導(dǎo)到人體內(nèi)部組織，達(dá)到無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)治療的目的。上述方案中，該儀器采用高靈敏度的光探測(cè)器測(cè)量微弱信號(hào)，達(dá)到檢測(cè)診斷尺寸 小于Imm腫瘤，為腫瘤的早期診斷提供有力手段。上述方案中，該儀器利用光敏劑的雙光子吸收效應(yīng)使近紅外激光在人體組織中光 動(dòng)力作用深度擴(kuò)展到2cm。上述方案中，所述近紅外半導(dǎo)體激光光源1為波長(zhǎng)800 1300nm之間的近紅外激光。上述方案中，該儀器采用連續(xù)型或脈沖型激光器。(三)有益效果相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀 器的有益效果是儀器同時(shí)具有診斷功能和治療功能，可實(shí)現(xiàn)治療前期光照范圍和劑量的 實(shí)時(shí)控制，治療后期腫瘤殘留跟蹤評(píng)估；儀器利用光敏劑本身的雙光子效應(yīng)，可將治療光源 波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展到近紅外波段，增加光動(dòng)力治療在腫瘤中的作用深度，實(shí)現(xiàn)大塊腫瘤和深度 腫瘤的有效治療。


圖1是本發(fā)明提供的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，包括近紅外 半導(dǎo)體激光光源1、光功率檢測(cè)模塊2、光耦合模塊3、光纖接口模塊4、電源模塊5、熒光光 譜分析模塊6、系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊7、系統(tǒng)控制模塊8和人機(jī)接口模塊9。其中，光耦合模塊 3將近紅外半導(dǎo)體激光光源1發(fā)出的光耦合到光纖接口模塊4，光耦合模塊3將光纖接口模 塊4反饋回來(lái)的熒光輸入熒光光譜分析模塊6進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)控制模塊8進(jìn)行處理，并將信息經(jīng)人機(jī)接口 9顯示出來(lái)，提示用戶(hù)進(jìn)行指令控制。光功率檢測(cè)模塊2將 測(cè)得的近紅外光源反饋給系統(tǒng)控制模塊8，系統(tǒng)控制模塊8通過(guò)用戶(hù)設(shè)定的指令自動(dòng)控制 近紅外光源的輸出光功率或者將功率信息反饋給用戶(hù)由用戶(hù)手動(dòng)控制。電源模塊5為整個(gè) 系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，尤其保證近紅外半導(dǎo)體激光器1的穩(wěn)定工作狀態(tài)。系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模 塊7對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證系統(tǒng)及用戶(hù)的安全。該儀器具有腫瘤診斷和治療雙功能。當(dāng)給病人注射一定量的光敏劑后，光纖接口 模塊4掃描病灶區(qū)，收集熒光光譜經(jīng)熒光光譜分析模塊6得到光譜數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制模塊8負(fù) 責(zé)存 儲(chǔ)和顯示輸出，醫(yī)生可在治療前后的不同時(shí)段收集光敏劑熒光光譜，建立針對(duì)患者的 個(gè)人診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)整個(gè)治療過(guò)程進(jìn)行跟蹤評(píng)估。當(dāng)該儀器工作在腫瘤治療模式時(shí)，患者注射一定量光敏劑后，采用連續(xù)掃描方式 用近紅外激光直接照射腫瘤部位，同時(shí)光纖也將熒光光譜反饋回光譜分析模塊，系統(tǒng)模塊 根據(jù)得到的熒光光譜數(shù)據(jù)自動(dòng)控制或經(jīng)醫(yī)生手動(dòng)控制激光光源輸出功率的大小和激光照 射時(shí)間。該儀器利用光敏劑本身的雙光子效應(yīng)在近紅外激光作用下實(shí)現(xiàn)深度腫瘤及大塊 腫瘤的有效光動(dòng)力治療，并利用光敏劑本身的雙光子激發(fā)熒光光譜及熒光光譜成像來(lái)診斷 腫瘤。該儀器采用單模或多模光纖將紅外激光耦合引導(dǎo)到腫瘤區(qū)，利用光纖的柔韌性和 體積細(xì)微特性將激光引導(dǎo)到人體內(nèi)部組織，達(dá)到無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)治療的目的。該儀器采用高靈敏度的光探測(cè)器測(cè)量微弱信號(hào)，達(dá)到檢測(cè)診斷尺寸小于Imm腫 瘤，為腫瘤的早期診斷提供有力手段。該儀器利用光敏劑的雙光子吸收效應(yīng)使近紅外激光在人體組織中光動(dòng)力作用深 度擴(kuò)展到2cm。所述近紅外半導(dǎo)體激光光源1為波長(zhǎng)800 1300nm之間的近紅外激光。該儀器 采用連續(xù)型或脈沖型激光器。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征在于，包括近紅外半導(dǎo)體激光光源(1)、光功率檢測(cè)模塊(2)、光耦合模塊(3)、光纖接口模塊(4)、電源模塊(5)、熒光光譜分析模塊(6)、系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊(7)、系統(tǒng)控制模塊(8)和人機(jī)接口模塊(9)；其中光耦合模塊(3)將近紅外半導(dǎo)體激光光源(1)發(fā)出的光耦合到光纖接口模塊(4)，光耦合模塊(3)將光纖接口模塊(4)反饋回來(lái)的熒光輸入熒光光譜分析模塊(6)進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)控制模塊(8)進(jìn)行處理，并將信息經(jīng)人機(jī)接口模塊(9)顯示出來(lái)，提示用戶(hù)進(jìn)行指令控制；光功率檢測(cè)模塊(2)將測(cè)得的近紅外光源反饋給系統(tǒng)控制模塊(8)，系統(tǒng)控制模塊(8)通過(guò)用戶(hù)設(shè)定的指令自動(dòng)控制近紅外光源的輸出光功率或者將功率信息反饋給用戶(hù)由用戶(hù)手動(dòng)控制；電源模塊(5)為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，保證近紅外半導(dǎo)體激光器1的穩(wěn)定工作狀態(tài)；系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊(7)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證系統(tǒng)及用戶(hù)的安全。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特 征在于，該儀器利用光敏劑本身的雙光子效應(yīng)在近紅外激光作用下實(shí)現(xiàn)深度腫瘤及大塊腫 瘤的有效光動(dòng)力治療，并利用光敏劑本身的雙光子激發(fā)熒光光譜及熒光光譜成像來(lái)診斷腫瘤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征 在于，該儀器采用單模或多模光纖將紅外激光耦合引導(dǎo)到腫瘤區(qū)，利用光纖的柔韌性和體 積細(xì)微特性將激光引導(dǎo)到人體內(nèi)部組織，達(dá)到無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)治療的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征 在于，該儀器采用高靈敏度的光探測(cè)器測(cè)量微弱信號(hào)，達(dá)到檢測(cè)診斷尺寸小于1mm腫瘤，為 腫瘤的早期診斷提供有力手段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征 在于，該儀器利用光敏劑的雙光子吸收效應(yīng)使近紅外激光在人體組織中光動(dòng)力作用深度擴(kuò) 展至丨J 2cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征 在于，所述近紅外半導(dǎo)體激光光源(1)為波長(zhǎng)800 1300nm之間的近紅外激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，其特征 在于，該儀器采用連續(xù)型或脈沖型激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙光子激發(fā)的腫瘤診斷和光動(dòng)力腫瘤治療儀器，包括近紅外半導(dǎo)體激光光源(1)、光功率檢測(cè)模塊(2)、光耦合模塊(3)、光纖接口模塊(4)、電源模塊(5)、熒光光譜分析模塊(6)、系統(tǒng)保護(hù)報(bào)警模塊(7)、系統(tǒng)控制模塊(8)和人機(jī)接口模塊(9)。該儀器利用光敏劑的雙光子吸收效應(yīng)，在近紅外激光作用下，實(shí)現(xiàn)深度腫瘤及大塊腫瘤的有效光動(dòng)力治療；利用光敏劑本身的雙光子激發(fā)熒光光譜及雙光子激發(fā)熒光成像來(lái)診斷腫瘤，儀器同時(shí)具有診斷功能和治療功能。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101862510SQ201010175428
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者張昌莘, 李成果, 許興勝, 陳率 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所