本發(fā)明屬于激光清創(chuàng)技術(shù)，具體是指用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

據(jù)美軍統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中70％以上的傷員合并有不同程度的燒傷，國(guó)內(nèi)也有類似的報(bào)道(王正國(guó)，《外科學(xué)與野戰(zhàn)外科學(xué)》，人民軍醫(yī)出版社，2007年)。在所有疾病中，創(chuàng)傷類疾病是發(fā)病率最高的，而且，創(chuàng)傷是導(dǎo)致青壯年死亡的第一位病因，而清創(chuàng)是治療燒傷等創(chuàng)傷類疾病的第一步。無(wú)論是地震等自然災(zāi)害，還是交通事故、火災(zāi)等，其造成的傷員絕大多數(shù)需要接受清創(chuàng)治療。清創(chuàng)術(shù)是一項(xiàng)外科基本手術(shù)操作，在外科領(lǐng)域中有相當(dāng)重要的位置，當(dāng)前對(duì)清創(chuàng)比較一致的認(rèn)識(shí)是：清創(chuàng)為一種傷口處理技術(shù)，去除的是影響愈合的失活組織、腐肉和壞死組織、異物及愈合不良組織，原則是減少對(duì)組織的損傷，促進(jìn)組織修復(fù)和愈合。清創(chuàng)的效果直接影響隨后治療的效果。

燒傷清創(chuàng)技術(shù)主要有手術(shù)清創(chuàng)、自溶清創(chuàng)、酶解清創(chuàng)、生物清創(chuàng)、超聲清創(chuàng)、水刀清創(chuàng)等。手術(shù)清創(chuàng)的優(yōu)點(diǎn)是可快速清除大范圍的壞死組織，但其難以保證變性壞死組織清除程度，常在麻醉?xiàng)l件下進(jìn)行，術(shù)中失血多，創(chuàng)傷大，術(shù)后組織大范圍缺損，年老體弱、存在心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病等合并癥者耐受力較差。難點(diǎn)就在于對(duì)壞死組織層次及范圍的判斷，對(duì)無(wú)血供創(chuàng)面以及營(yíng)養(yǎng)條件差、貧血等患者而言，積極的手術(shù)是禁忌。自溶清創(chuàng)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)組織幾乎無(wú)創(chuàng)傷，無(wú)明顯副作用，特別適用于高齡、基礎(chǔ)疾病復(fù)雜患者，但其缺點(diǎn)是清創(chuàng)周期長(zhǎng)，一般需要1～2周，感染是該法的禁忌癥。酶解清創(chuàng)用于全身情況穩(wěn)定的燒傷患者、壓瘡等，不損傷鄰近正常組織，一般無(wú)明顯毒副反應(yīng)，但會(huì)對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生刺激作用而出現(xiàn)紅斑，酶制劑價(jià)格高昂，一般用于難愈性創(chuàng)面的清創(chuàng)。也有文獻(xiàn)報(bào)道酶清創(chuàng)過(guò)程將免疫細(xì)胞功能抑制，從而導(dǎo)致細(xì)菌或病毒感染。生物清創(chuàng)主要適用于壞死組織已軟化或難以清除的慢性創(chuàng)面，優(yōu)點(diǎn)是快速、有選擇性，但由于文化背景的差異，部分患者的依存性較差。超聲清創(chuàng)可以對(duì)坑、洞型創(chuàng)面進(jìn)行良好的清創(chuàng)，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，可深層清創(chuàng)，改善局部微循環(huán)。但超聲波清創(chuàng)時(shí)，創(chuàng)面需浸泡于液體環(huán)境，對(duì)頭頸、會(huì)陰等部位不適用；水刀清創(chuàng)，最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)感染創(chuàng)面較好，但不是精確清創(chuàng)，不符合精確清創(chuàng)的定義。

目前，燒傷臨床主要依靠醫(yī)生肉眼觀察及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)面清創(chuàng)，難以保證燒傷后變性壞死組織清除程度，或多或少均較大程度影響創(chuàng)面治療效果。雖然目前市面上也存在極少數(shù)的激光清創(chuàng)設(shè)備，但是均因不能有效控制激光清創(chuàng)時(shí)對(duì)正常組織的熱損傷而不能為醫(yī)院等客戶接受，故而，目前高精度的強(qiáng)激光清創(chuàng)儀的市場(chǎng)占有率幾乎為零，所以燒傷外科迫切需要一種高精度高效率的清創(chuàng)設(shè)備。

近年來(lái)，光學(xué)技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展以及在生物醫(yī)學(xué)中的成功應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)精確、快速的激光清創(chuàng)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐的可能性。用于醫(yī)學(xué)燒傷深度及面積診斷的高分辨多光譜成像儀研制成功對(duì)創(chuàng)面精確診斷，也為精確激光清創(chuàng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

激光清創(chuàng)技術(shù)較普通清創(chuàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)受到了醫(yī)療產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域的重視，其主要優(yōu)點(diǎn)是手術(shù)創(chuàng)面出血少激光刀切痂13％，出血僅30ml；而常規(guī)外科手術(shù)切痂6％，出血量可達(dá)100ml；對(duì)于無(wú)法上止血帶部位的切痂，激光更具有突出優(yōu)越性；節(jié)省手術(shù)時(shí)間，減少皮下異物由于激光手術(shù)可邊切痂邊止血，從而減少出血?jiǎng)?chuàng)面處理及血管結(jié)扎后線頭殘留，有利傷口愈合及植皮；手術(shù)精度高可控制在皮下300μm深度，表面100μm焦斑大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)，利用高分辨多光譜成像儀對(duì)皮膚燒傷及清創(chuàng)程度即時(shí)診斷結(jié)果，控制皮膚不同燒傷程度部位的超短脈沖激光清創(chuàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒傷后皮膚等變性壞死組織的精確、快速清除，克服傳統(tǒng)清創(chuàng)技術(shù)不徹底、速度慢、精度低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒傷皮膚等變性壞死組織的精確檢測(cè)與快速清除。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)，包括光纖激光器、多光譜成像儀、光束掃描器和移動(dòng)床；其中，

所述光纖激光器作為紅外光纖激光光源，用于產(chǎn)生紅外波段超短脈沖激光，光纖激光器的輸出光纖連接光束掃描器；

所述光束掃描器通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)安裝在一體機(jī)機(jī)架上，并位于移動(dòng)床上方，用于將光纖激光器產(chǎn)生的超短脈沖激光通過(guò)透鏡聚焦并掃描輸出；

所述多光譜成像儀固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)上，與光束掃描器相對(duì)一體機(jī)機(jī)架同步運(yùn)動(dòng)，多光譜成像儀的輸出信號(hào)連接光纖激光器，用于醫(yī)學(xué)燒傷深度及面積診斷，并將獲取的光譜燒傷數(shù)據(jù)傳遞給光纖激光器，根據(jù)燒傷深度、面積和其等級(jí)確定光纖激光器的工作模式及參數(shù)；

所述移動(dòng)床包括床架和X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)，用于搭載傷者，使其能夠跟隨光束移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述光纖激光器選用光纖飛秒激光器作為激光光源，其輸出波長(zhǎng)為800nm，單脈沖能量為10mJ，平均功率10W，脈沖寬度＜600fs，光束發(fā)散度＜1mrAd，重復(fù)頻率1kHz，能量穩(wěn)定性＜1.5％(rms，1min)，光束直徑＜12mm，光斑模式TEM₀₀，光束質(zhì)量因子M²＜1.2。

進(jìn)一步，所述多光譜成像儀采用基于液晶調(diào)制器的高分辨多光譜成像儀，成像光譜波段：400nm～1700nm，掃描光譜寬度：4nm～20nm，視場(chǎng)角：≥15°，空間分辨率≤7μm。

進(jìn)一步，所述光束掃描器包括：機(jī)械臂，其與一體機(jī)機(jī)架通過(guò)所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接；光纖準(zhǔn)直器，其固定在機(jī)械臂內(nèi)；透鏡，其固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)內(nèi)，由透鏡夾持器夾持或松開(kāi)，跟隨光纖準(zhǔn)直器轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)來(lái)帶動(dòng)，使得光束始終垂直入射透鏡中心；激光位移傳感器，固定于光纖準(zhǔn)直器的側(cè)面，并隨機(jī)光纖準(zhǔn)直器移動(dòng)，其用于實(shí)時(shí)測(cè)量燒傷皮膚表面三維高度。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)包括沿X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組的轉(zhuǎn)接處設(shè)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于控制光束掃描器的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述透鏡表面鍍800nm增透膜，焦距160mm，可沿Z軸移動(dòng)±50mm。

進(jìn)一步，所述激光位移傳感器，波長(zhǎng)632nm，功率50mW。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明所提出的用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)，提出了一種與光譜儀聯(lián)動(dòng)，精度為百微米級(jí)的高效激光清創(chuàng)儀。該裝置首先采用高分辨多光譜成像儀，對(duì)燒傷深度和面積可以進(jìn)行精確檢測(cè)，具有非侵襲性、非接觸性、無(wú)明顯副作用等優(yōu)點(diǎn)，為精確清創(chuàng)和燒傷深度分級(jí)的重新制定提供重要的檢測(cè)依據(jù)和基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明所提出的用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)，采用紅外波段超短脈沖激光，脈沖能量高、光束質(zhì)量好、清創(chuàng)副損傷小、速度快、精度高。

3、本發(fā)明所提出的用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)，采用光纖耦合輸出的光纖激光器，功率和電光轉(zhuǎn)換效率高，體積小，重量輕，光纖可以彎曲和偏折，可靠性強(qiáng)，使用靈活方便且壽命長(zhǎng)；可以固定或手持便攜，將其準(zhǔn)直輸出激光束偏轉(zhuǎn)并對(duì)燒傷表面進(jìn)行大角度自動(dòng)掃描，清創(chuàng)效率高，可在多種模式和場(chǎng)合下得到應(yīng)用，能夠在精準(zhǔn)醫(yī)療與重癥監(jiān)護(hù)感染防治領(lǐng)域，為減少致死致殘率，盡快恢復(fù)健康作出重要貢獻(xiàn)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為圖1中轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)處的局部放大圖；

圖3為光束掃描器3的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

1-光纖激光器，2-多光譜成像儀；3-光束掃描器，31-光纖準(zhǔn)直器，32-透鏡，33-激光位移傳感器，34-機(jī)械臂，35-透鏡夾持器；4-移動(dòng)床，41-床架，42-移動(dòng)平臺(tái)；5-一體機(jī)機(jī)架；6-轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組，61-中轉(zhuǎn)部件，62-第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)，63-第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

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，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

如圖1所示，一種用于燒傷診治的高精度光纖激光診斷清創(chuàng)一體機(jī)包括光纖激光器1、多光譜成像儀2、光束掃描器3、移動(dòng)床4。光纖激光器1的輸出光纖連接光束掃描器3，用于產(chǎn)生紅外波段超短脈沖激光。光束掃描器3通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)安裝在一體機(jī)機(jī)架5上，并位于移動(dòng)床4上方，用于將光纖激光器1產(chǎn)生的超短脈沖激光通過(guò)透鏡32聚焦并掃描輸出。多光譜成像儀2，固定在光束掃描器3上，隨光束掃描器3同步運(yùn)動(dòng)。多光譜成像儀2的輸出信號(hào)連接光纖激光器1，用于醫(yī)學(xué)燒傷深度及面積診斷，并將獲取的光譜燒傷數(shù)據(jù)傳遞給光纖激光器1，根據(jù)燒傷深度、面積和其等級(jí)確定光纖激光器1的工作模式及參數(shù)。移動(dòng)床4包括床架41和X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)42，用于搭載傷者，使其能夠跟隨光束移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，各部分結(jié)構(gòu)具體參見(jiàn)圖1、圖2和圖3：

其中光纖激光器1：光纖激光器1選用光纖飛秒激光器作為激光光源，其輸出波長(zhǎng)為800nm，單脈沖能量為5mJ，平均功率10W，脈沖寬度＜600fs，光束發(fā)散度＜1mrAd，重復(fù)頻率2kHz，能量穩(wěn)定性＜1.5％(rms，1min)，光束直徑＜12mm，光斑模式TEM₀₀，光束質(zhì)量因子M²＜1.2，激光束從光纖準(zhǔn)直器31出射后輸出。

多光譜成像儀2：為燒傷深度及面積診斷的基于液晶調(diào)制器的高分辨多光譜成像儀2，成像光譜波段：400nm～1700nm，掃描光譜寬度：4nm～20nm，視場(chǎng)角：≥15°，空間分辨率≤7μm，用于獲取燙傷皮膚模型的光譜數(shù)據(jù)，精確診斷其燙傷面積及深度，光譜成像儀獲取的光譜燒傷數(shù)據(jù)傳遞給光纖激光器1，可以根據(jù)燒傷深度、面積和其等級(jí)確定光纖激光器1的工作模式及參數(shù)。

光束掃描器3結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，包括：

光纖準(zhǔn)直器31，將其固定在機(jī)械臂34內(nèi)。透鏡32，表面鍍800nm增透膜，焦距160mm，可沿Z軸移動(dòng)±50mm，將其也固定在機(jī)械臂34內(nèi)，由透鏡夾持器35夾持或松開(kāi)，跟隨光纖準(zhǔn)直器31轉(zhuǎn)動(dòng)，使得光束始終垂直入射透鏡32中心，以便定位后開(kāi)展激光治療。使其能夠?qū)?chuàng)面邊界內(nèi)區(qū)域開(kāi)展治療，先完成創(chuàng)面邊界治療，完成后快速移開(kāi)透鏡32，使激光取消聚焦，再完成內(nèi)部區(qū)域治療。

激光位移傳感器33固定在光纖準(zhǔn)直器31的側(cè)面，其波長(zhǎng)632nm，功率50mW，用于實(shí)時(shí)測(cè)量燒傷皮膚表面三維高度，以便移動(dòng)透鏡32，使得光束焦點(diǎn)處于燒傷皮膚界面。

本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖2所示，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)包括沿X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組6。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組6包括，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和中轉(zhuǎn)部件61。中轉(zhuǎn)部件61的上端與一體機(jī)機(jī)架5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在其轉(zhuǎn)動(dòng)連接處固定有第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)62，在第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)62的帶動(dòng)下，中轉(zhuǎn)部件61相對(duì)一體機(jī)機(jī)架5沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。中轉(zhuǎn)部件61的下端與機(jī)械臂34轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在其轉(zhuǎn)動(dòng)連接處固定有第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)63，在第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)63的帶動(dòng)下，機(jī)械臂34相對(duì)一體機(jī)機(jī)架5沿Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過(guò)上述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組6，機(jī)械臂34沿Y方向：±75°，沿X方向：±30°，轉(zhuǎn)動(dòng)精度：5’，掃描速度：0.1mm/s～1mm/s。

在本實(shí)施例中，移動(dòng)床4包括床架41和用于安裝床架41的X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)42。X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)42通過(guò)絲杠傳動(dòng)和/或液壓傳動(dòng)來(lái)控制床架41在X、Y、Z三軸上的移動(dòng)精度在0.05mm。

為了方便處理位置創(chuàng)面，床架41可以繞X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繞X、Y軸：±15°。其繞X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以是通過(guò)床架41支撐高度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以是通過(guò)電機(jī)傳動(dòng)床架41來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明利用多光譜成像儀2對(duì)皮膚燒傷及清創(chuàng)程度即時(shí)診斷，控制皮膚不同燒傷程度部位的激光清創(chuàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒傷后皮膚等變性壞死組織的精確、快速清除，具有精度高、速度快、可靠性強(qiáng)、自動(dòng)掃描、清創(chuàng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛應(yīng)用的潛力。

在上述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)采用的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組6，當(dāng)然也可以是單個(gè)的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向是X或Y軸。轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)的數(shù)量增加能擴(kuò)大創(chuàng)傷處理范圍，方便處理操作。

以上所述的具體實(shí)施方式，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)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，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)。