光熱和光動力治療裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種光熱和光動力治療裝置，包括封閉的治療腔室以及封裝于所述治療腔室內的激光器、加熱板、光學系統、血氧儀、熱成像系統以及空氣凈化器；所述激光器發射激光通過所述光學系統向治療體提供光源，所述光學系統用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加熱板用于給所述治療腔室加熱，以保持治療體的溫度；所述血氧儀用于監測治療體的血氧濃度變化；所述熱成像系統用于檢測治療體的局部或整體溫度；所述空氣凈化器用于凈化所述治療腔室內的空氣；所述治療腔室上還設置有通氣孔，用于向所述治療腔室內輸入氧氣或麻醉劑。本發明將光熱和光動力治療結合，可以實現對小動物或培養板里的細胞進行光熱和/或光動力治療。
【專利說明】光熱和光動力治療裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種物理療法的一種裝置，特別涉及一種用于對小動物腫瘤或培養板里的細胞進行治療的光熱和光動力治療裝置。
【背景技術】 [0002]傳統的手術切除、化療、放療或生物治療已在腫瘤治療方面取得了非凡的成就，但是其毒副作用、多藥耐藥等問題仍難以克服。近年來，穿透皮膚的近紅外光激活納米材料的光熱、光動力治療因其存在非侵襲、無毒、靶向、高效等優勢而日益受到親睞。光熱治療是指利用各種致熱源的熱效應，將腫瘤區或全身加熱至有效治療的溫度，并維持一定的時間，利用正常組織和腫瘤組織對溫度耐受力的差異，達到既能殺滅腫瘤細胞又不損傷正常組織的治療方法。光動力療法(PhotodynamicTherapyJDT)是二十世紀七十年代末問世而在近幾年來迅速發展起來的一種針對(血管)增生性病變組織的選擇性治療新技術，該療法是完全不同于手術、放療、化療和免疫治療之后的又一種正在研究、快速發展中的嶄新療法，已成為世界腫瘤防治科學中最活躍的研究領域之一。光動力治療一種是以光、光敏劑和氧的相互作用為基礎的疾病局部處理的治療模式，已被美國食品藥物管理局(U.S.FoodandDrugAdministration,FDA)正式批準應用于局部腫瘤的治療。光動力治療涉及到光敏劑被光激發釋放出活性氧和單線態氧，引導腫瘤細胞凋亡或壞死。國內外已經在光熱、光動力治療開展了大量的實驗，但是目前缺乏把激光和光熱或光動力結合治療小動物腫瘤的儀器設備。

【發明內容】

[0003]為解決上述現有技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種把激光和光熱或光動力結合治療小動物腫瘤的儀器設備。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案:
[0005]一種光熱和光動力治療裝置，其中，包括封閉的治療腔室以及封裝于所述治療腔室內的激光器、加熱板、光學系統、血氧儀、熱成像系統以及空氣凈化器；所述激光器發射激光通過所述光學系統向治療體提供光源，所述光學系統用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加熱板用于給所述治療腔室加熱，以保持治療體的溫度；所述血氧儀用于監測治療體的血氧濃度變化；所述熱成像系統用于檢測治療體的局部或整體溫度；所述空氣凈化器用于凈化所述治療腔室內的空氣；所述治療腔室上還設置有通氣孔，用于向所述治療腔室內輸入氧氣或麻醉劑。
[0006]優選地，該裝置還包括一計算機控制系統，所述計算機控制系統分別與所述激光器、加熱板、光學系統、血氧儀、熱成像系統以及空氣凈化器連接，用于控制所述激光器、加熱板、光學系統、血氧儀、熱成像系統以及空氣凈化器。
[0007]優選地，所述激光器還連接有一激光功率計，用于檢測所述激光器3發射激光的功率。[0008]優選地，所述治療體為小動物或培養板里的細胞。
[0009]優選地,所述激光器發射的激光的波長范圍是600~1400nm，功率大小為0.1~10W。
[0010]優選地，照射到所述治療體的光源的功率密度為0.1~lOW/cm2。
[0011]優選地，該治療裝置對所述治療體同時進行光熱和光動力治療。
[0012]本發明具有如下的有益效果:
[0013]本發明將光熱和光動力治療結合，可以實現對小動物或培養板里的細胞分別進行光熱或光動力治療或者是同時進行光熱和光動力治療，在治療的過程中可以通過血氧儀實時監測治療體的血氧濃度變化；通過熱成像系統實時檢測治療體的局部或整體溫度；該裝置結構簡單，制造成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一具體實施例提供的光熱和光動力治療裝置的結構示意圖。
[0015]附圖標記:
[0016]1-計算機控制系統，2-治療腔室，201-通氣孔，3-激光器，301-激光功率計，4_加熱板，5-光學系統,6-血氧儀,7-熱成像系統,8-空氣凈化器。
【具體實施方式】
[0017]為了更好地闡述本發`明的技術特點和結構，以下結合實施例及其附圖進行詳細描述。
[0018]如前所述，本發明為解決現有技術所存在的問題，提供了一種把激光和光熱或光動力結合治療小動物腫瘤的儀器設備。如圖1所示，本實施例提供的光熱和光動力治療裝置包括計算機控制系統1、封閉的治療腔室2以及封裝于所述治療腔室2內的激光器3、加熱板4、光學系統5、血氧儀6、熱成像系統7以及空氣凈化器8。所述計算機控制系統I分別與所述激光器3、加熱板4、光學系統5、血氧儀6、熱成像系統7以及空氣凈化器8連接,用于控制所述激光器3、加熱板4、光學系統5、血氧儀6、熱成像系統7以及空氣凈化器8。所述激光器3發射激光通過所述光學系統5照射到治療體(小動物或培養板里的細胞)上，向治療體提供光源，所述光學系統5用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度，其中，所述激光器3還連接有一激光功率計301，用于檢測激光器3發射激光的功率，再通過光學系統5進行調整，以達到所需要的功率密度。所述加熱板4用于給所述治療腔室2加熱，以保持治療體的溫度。所述血氧儀6用于實時監測治療體的血氧濃度變化，間接反映光動力治療的效果。所述熱成像系統7用于檢測治療體的局部或整體溫度。所述空氣凈化器8用于凈化所述治療腔室2內的空氣，本實施例中，所述空氣凈化器8為活性炭空氣凈化器。所述治療腔室2上還設置有通氣孔201，用于向所述治療腔室2內輸入氧氣或麻醉劑；在對小動物進行治療時，通過通氣孔連接麻醉劑，以對小動物進行麻醉；或者在進行光動力治療時，通過通氣孔輸入氧氣，以調節小動物體內的血氧濃度。
[0019]在本發明中，所述激光器3發射的激光的波長范圍是600~1400nm，功率大小的范圍是0.1~IOW ;照射到所述治療體的光源的功率密度大小的范圍是0.1~lOW/cm2。其中，在進行光熱治療時，光源的功率密度大小的范圍是0.3~lOW/cm2 ;在進行光動力治療時，光源的功率密度大小的范圍是0.1~5W/cm2。可以通過安裝具有連續波長的激光器來獲得不同波長的光源，也可以通過更換激光器來獲得不同波長的光源。
[0020]下面介紹采用本發明提供的光熱和光動力治療裝置分別進行光熱和光動力治療的具體例子。
[0021]1、小動物光熱治療
[0022]首先打開活性炭空氣凈化器8凈化治療腔室2內的空氣IOmin后，在小老鼠腫瘤內注入50 μ g/mL的吲哚菁綠200 μ L，將小老鼠置于37°C的加熱板4上，并通過加熱板4加熱保持該溫度，將小老鼠的鼻孔對準通氣孔201，由通氣孔201連接麻醉機對小老鼠進行麻醉。打開激光器3，激光器3發射的激光的波長為808nm，調節激光器的功率為4W，通過光學系統5調節激光的光斑大小為4cm2，使得照射到小老鼠腫瘤位置的光源功率密度為IW/cm2,同時通過激光功率計301測定功率并進一步校準。通過與計算機控制系統I連接的熱成像系統7觀測小老鼠及腫瘤位置的溫度變化。
[0023]2、小動物光動力治療
[0024]首先打開活性炭空氣凈化器8凈化治療腔室2內的空氣IOmin后，在小老鼠腫瘤內注入50μ g/mL的吲哚菁綠200μ L，然后在小老鼠腹腔注射戊巴比妥對小老鼠進行麻醉，將小老鼠置于37°C的加熱板4上，并通過加熱板4加熱保持該溫度，將小老鼠的鼻孔對準通氣孔201,從通氣孔201輸入氧氣增強老鼠體內的血氧濃度。打開激光器3,激光器3發射的激光的波長為670nm，調節激光器的功率為2W，通過光學系統5調節激光的光斑大小為4cm2，使得照射到小老鼠腫瘤位置的光源功率密度為0.5ff/cm2,同時通過激光功率計301測定功率密度并進一 步校準。通過與計算機控制系統I連接的血氧儀6觀測小老鼠及腫瘤位置的血氧濃度的變化。
[0025]3、小動物光動力-光熱治療
[0026]首先打開活性炭空氣凈化器8凈化治療腔室2內的空氣IOmin后，在小老鼠腫瘤內注入50 μ g/mL的吲哚菁綠200 μ L，然后在小老鼠腹腔注射戊巴比妥對小老鼠進行麻醉，將小老鼠置于37°C的加熱板4上，并通過加熱板4加熱保持該溫度，將小老鼠的鼻孔對準通氣孔201,從通氣孔201輸入氧氣增強老鼠體內的血氧濃度。打開激光器3,激光器3發射的激光的波長為670nm，調節激光器的功率為2W，通過光學系統5調節激光的光斑大小為4cm2，使得照射到小老鼠腫瘤位置的光源功率密度為0.5ff/cm2,同時通過激光功率計301測定功率密度并進一步校準。通過與計算機控制系統I連接的血氧儀6觀測小老鼠及腫瘤位置的血氧濃度的變化。通過與計算機控制系統I連接的熱成像系統7觀測小老鼠及腫瘤位置的溫度變化。
[0027]4、細胞光熱治療
[0028]首先將MCF-7乳腺癌細胞(培養基中吲哚菁綠濃度為50 μ g/mL)加入培養板中，將培養板置于37°C的加熱板4上，并通過加熱板4加熱保持該溫度，打開激光器3，激光器3發射的激光的波長為808nm，調節激光器的功率為10W，通過光學系統5調節激光的光斑大小為1cm2，使得照射到培養板位置的光源功率密度為lOW/cm2，同時通過激光功率計301測定功率并進一步校準。通過與計算機控制系統I連接的熱成像系統7觀測培養板中的溫度變化。
[0029]5、細胞光動力治療[0030]首先將MCF-7乳腺癌細胞(培養基中吲哚菁綠濃度為50 μ g/mL)加入培養板中，將培養板置于37°C的加熱板4上，并通過加熱板4加熱保持該溫度，打開激光器3，激光器3發射的激光的波長為980nm，調節激光器的功率為1W，通過光學系統5調節激光的光斑大小為10cm2，使得照射到培養板位置的光源功率密度為0.1ff/cm2,同時通過激光功率計301測定功率并進一步校準。通過與計算機控制系統I連接的血氧儀6觀測氧濃度的變化。
[0031]綜上所述,本發明將光熱和光動力治療結合,可以實現對小動物或培養板里的細胞分別進行光熱或光動力治療，在治療的過程中可以通過血氧儀實時監測治療體的血氧濃度變化；通過熱成像系統實時檢測治療體的局部或整體溫度；該裝置結構簡單，制造成本低。
[0032]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0033]雖然本發明是參照其示例性的實施例被具體描述和顯示的，但是本領域的普通技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節的各種改`變。
【權利要求】
1.一種光熱和光動力治療裝置，其特征在于，包括封閉的治療腔室(2)以及封裝于所述治療腔室(2)內的激光器(3)、加熱板(4)、光學系統(5)、血氧儀(6)、熱成像系統(7)以及空氣凈化器(8);所述激光器(3)發射激光通過所述光學系統(5)向治療體提供光源，所述光學系統(5)用于控制激光的光斑大小以控制光源的功率密度；所述加熱板(4)用于給所述治療腔室(2)加熱，以保持治療體的溫度；所述血氧儀(6)用于監測治療體的血氧濃度變化；所述熱成像系統(7)用于檢測治療體的局部或整體溫度；所述空氣凈化器(8)用于凈化所述治療腔室(2)內的空氣；所述治療腔室(2)上還設置有通氣孔(201)，用于向所述治療腔室(2)內輸入氧氣或麻醉劑。
2.根據權利要求1所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，該裝置還包括一計算機控制系統(1)，所述計算機控制系統(I)分別與所述激光器(3)、加熱板(4)、光學系統(5)、血氧儀(6)、熱成像系統(7)以及空氣凈化器(8)連接，用于控制所述激光器(3)、加熱板(4)、光學系統(5)、血氧儀(6)、熱成像系統(7)以及空氣凈化器(8)。
3.根據權利要 求2所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，所述激光器(3)還連接有一激光功率計(301)，用于檢測所述激光器(3)發射激光的功率。
4.根據權利要求1-3任一所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，所述治療體為小動物或培養板里的細胞。
5.根據權利要求4所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，所述激光器(3)發射的激光的波長范圍是600~1400nm，功率大小為0.1~10W。
6.根據權利要求4所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，照射到所述治療體的光源的功率密度為0.1~lOW/cm2。
7.根據權利要求4所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，所述空氣凈化器(8)為活性炭空氣凈化器。
8.根據權利要求4所述的光熱和光動力治療裝置，其特征在于，該治療裝置對所述治療體同時進行光熱和光動力治療的裝置。
【文檔編號】A61N5/06GK103638606SQ201310740459
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】蔡林濤, 鄭明彬, 趙鵬飛, 羅震宇, 龔萍, 鄭翠芳 申請人:深圳先進技術研究院