基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器

摘要

本发明公开了一种基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器，包括近红外半导体激光光源(1)、光功率检测模块(2)、光耦合模块(3)、光纤接口模块(4)、电源模块(5)、荧光光谱分析模块(6)、系统保护报警模块(7)、系统控制模块(8)和人机接口模块(9)。该仪器利用光敏剂的双光子吸收效应，在近红外激光作用下，实现深度肿瘤及大块肿瘤的有效光动力治疗；利用光敏剂本身的双光子激发荧光光谱及双光子激发荧光成像来诊断肿瘤，仪器同时具有诊断功能和治疗功能。

说明书

技术领域

本发明涉及近红外激光光动力诊疗仪器技术领域，特别涉及一种基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器。

背景技术

光动力学疗法(Photodynamic therapy，PDT)是上世纪70年代初发展起来的、有机结合激光技术、光导技术、光信息处理技术、生物光化学技术和现代医学技术的一种治疗肿瘤的新型疗法，其原理是通过涂抹或者人体静脉注射肿瘤亲合性光敏剂(Photosensitizer)后，在一段时间内会在肿瘤组织中形成相对高浓度的积聚，此时用特定波长激光照射肿瘤组织，将激活其中的光敏剂分子，在肿瘤组织内引发一系列光化学反应，生成活性很强的单态氧，进而和生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒直接杀死肿瘤细胞，实现无痛无痕的靶向性治疗。同时，光动力反应还广泛破坏肿瘤组织内的微血管，进一步导致病变组织的缺血性坏死，后者在肿瘤治疗过程中常常起着关键性作用。另外，也有证据显示光动力学疗法能启动抗肿瘤免疫反应。

现有可用于临床的光动力治疗仪器大都采用600～800nm波长范围的光源，穿透能力弱，只能穿透不到1cm深的组织，所以光动力疗法的应用被限制在皮肤或皮下肿瘤，或是内部器官的腔表面，其主要临床适应症是一些靶组织为“薄层”结构的疾病，如皮肤、粘膜的浅表肿瘤、鲜红斑痣、视网膜黄斑变性、动脉粥样硬化和牛皮癣等疾病。对于深度肿瘤或瘤体较大的肿瘤，必须通过特殊的照射方法加以解决。

而利用光敏剂本身的双光子效应的光动力治疗，不仅激发光源扩展到近红外波段，光动力作用深度也增加了，可以实现深度及大块肿瘤的有效治疗；同时光敏剂的双光子激发荧光光谱亦可用于肿瘤的诊断和跟踪，但目前国内外尚没有较成熟的仪器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器，集肿瘤诊断和治疗于一体，利用该仪器能够有效增加光敏剂激发光源作用深度，扩展激光光动力疗法的使用范围。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器，包括近红外半导体激光光源1、光功率检测模块2、光耦合模块3、光纤接口模块4、电源模块5、荧光光谱分析模块6、系统保护报警模块7、系统控制模块8和人机接口模块9；其中：

光耦合模块3将近红外半导体激光光源1发出的光耦合到光纤接口模块4，光耦合模块3将光纤接口模块4反馈回来的荧光输入荧光光谱分析模块6进行分析，得到的数据传入系统控制模块8进行处理，并将信息经人机接口模块9显示出来，提示用户进行指令控制；

光功率检测模块2将测得的近红外光源反馈给系统控制模块8，系统控制模块8通过用户设定的指令自动控制近红外光源的输出光功率或者将功率信息反馈给用户由用户手动控制；

电源模块5为整个系统提供稳定的电源，保证近红外半导体激光器1的稳定工作状态；

系统保护报警模块7对整个系统的工作状态进行实时监测，保证系统及用户的安全。

上述方案中，该仪器利用光敏剂本身的双光子效应在近红外激光作用下实现深度肿瘤及大块肿瘤的有效光动力治疗，并利用光敏剂本身的双光子激发荧光光谱及荧光光谱成像来诊断肿瘤。

上述方案中，该仪器采用单模或多模光纤将红外激光耦合引导到肿瘤区，利用光纤的柔韧性和体积细微特性将激光引导到人体内部组织，达到无创或微创治疗的目的。

上述方案中，该仪器采用高灵敏度的光探测器测量微弱信号，达到检测诊断尺寸小于1mm肿瘤，为肿瘤的早期诊断提供有力手段。

上述方案中，该仪器利用光敏剂的双光子吸收效应使近红外激光在人体组织中光动力作用深度扩展到2cm。

上述方案中，所述近红外半导体激光光源1为波长800～1300nm之间的近红外激光。

上述方案中，该仪器采用连续型或脉冲型激光器。

(三)有益效果

相较于现有技术，本发明提供的基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器的有益效果是：仪器同时具有诊断功能和治疗功能，可实现治疗前期光照范围和剂量的实时控制，治疗后期肿瘤残留跟踪评估；仪器利用光敏剂本身的双光子效应，可将治疗光源波长范围扩展到近红外波段，增加光动力治疗在肿瘤中的作用深度，实现大块肿瘤和深度肿瘤的有效治疗。

附图说明

图1是本发明提供的基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器，包括：近红外半导体激光光源1、光功率检测模块2、光耦合模块3、光纤接口模块4、电源模块5、荧光光谱分析模块6、系统保护报警模块7、系统控制模块8和人机接口模块9。其中，光耦合模块3将近红外半导体激光光源1发出的光耦合到光纤接口模块4，光耦合模块3将光纤接口模块4反馈回来的荧光输入荧光光谱分析模块6进行分析，得到的数据传入系统控制模块8进行处理，并将信息经人机接口9显示出来，提示用户进行指令控制。光功率检测模块2将测得的近红外光源反馈给系统控制模块8，系统控制模块8通过用户设定的指令自动控制近红外光源的输出光功率或者将功率信息反馈给用户由用户手动控制。电源模块5为整个系统提供稳定的电源，尤其保证近红外半导体激光器1的稳定工作状态。系统保护报警模块7对整个系统的工作状态进行实时监测，保证系统及用户的安全。

该仪器具有肿瘤诊断和治疗双功能。当给病人注射一定量的光敏剂后，光纤接口模块4扫描病灶区，收集荧光光谱经荧光光谱分析模块6得到光谱数据，系统控制模块8负责存储和显示输出，医生可在治疗前后的不同时段收集光敏剂荧光光谱，建立针对患者的个人诊断数据库，对整个治疗过程进行跟踪评估。

当该仪器工作在肿瘤治疗模式时，患者注射一定量光敏剂后，采用连续扫描方式用近红外激光直接照射肿瘤部位，同时光纤也将荧光光谱反馈回光谱分析模块，系统模块根据得到的荧光光谱数据自动控制或经医生手动控制激光光源输出功率的大小和激光照射时间。

该仪器利用光敏剂本身的双光子效应在近红外激光作用下实现深度肿瘤及大块肿瘤的有效光动力治疗，并利用光敏剂本身的双光子激发荧光光谱及荧光光谱成像来诊断肿瘤。

该仪器采用单模或多模光纤将红外激光耦合引导到肿瘤区，利用光纤的柔韧性和体积细微特性将激光引导到人体内部组织，达到无创或微创治疗的目的。

该仪器采用高灵敏度的光探测器测量微弱信号，达到检测诊断尺寸小于1mm肿瘤，为肿瘤的早期诊断提供有力手段。

该仪器利用光敏剂的双光子吸收效应使近红外激光在人体组织中光动力作用深度扩展到2cm。

所述近红外半导体激光光源1为波长800～1300nm之间的近红外激光。该仪器采用连续型或脉冲型激光器。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。