一种自校准激光治疗仪

摘要

本发明公开了一种自校准激光治疗仪，包括激光器、导光臂、治疗系统、控制系统和测试系统；激光器与导光臂的第一端连接，导光臂的第二端与治疗系统或测试系统连接；激光治疗仪用于在治疗模式和校准模式之间切换，在治疗模式下，导光臂与治疗系统连接，激光器输出的治疗激光沿导光臂传输至所述治疗系统；在校准模式下，导光臂与测试系统连接，激光器输出的治疗激光沿导光臂传输至测试系统；测试系统用于测试经导光臂传输后的激光性能参数，并将测试结果反馈至控制系统；控制系统基于测试系统反馈的测试结果，对激光器进行自动校准。自动分析激光治疗仪的设备状态，判断是否需要返厂维修，或者通过自校准后激光治疗仪可正常运行。

权利要求

1.一种自校准激光治疗仪，其特征在于，包括激光器(200)、导光臂(300)、治疗系统(400)、控制系统(102)和测试系统(500)；所述激光器(200)与导光臂(300)的第一端连接，所述导光臂(300)的第二端与治疗系统(400)或测试系统(500)连接；

所述激光治疗仪用于在两种工作模式之间切换，所述两种工作模式包括治疗模式和校准模式；其中，在治疗模式下，所述导光臂(300)与治疗系统(400)连接，所述激光器(200)输出的治疗激光沿所述导光臂(300)传输至所述治疗系统(400)；

在校准模式下，所述导光臂(300)与测试系统(500)连接，所述激光器(200)输出的治疗激光沿所述导光臂(300)传输至所述测试系统(500)；

所述测试系统(500)用于测试经导光臂(300)传输后的激光性能参数，并将测试结果反馈至控制系统(102)；所述控制系统(102)基于所述测试系统(500)反馈的测试结果，对所述激光器(200)进行自动校准；

所述导光臂(300)的第二端通过螺纹或卡扣与所述治疗系统(400)或测试系统(500)连接；

所述测试系统(500)包括标定板(501)、成像系统(502)、探测器(503)，所述标定板(501)固定在所述测试系统(500)靠近导光臂(300)一侧，所述成像系统(502)用于将标定板(501)成像至探测器(503)上；

利用所述测试系统(500)对激光治疗仪进行测试并存储激光出厂参数，所述激光出厂参数为控制系统(102)控制激光器(200)输出功率，并记录对应激光器(200)内的电流或电压参数，再利用测试系统(500)得到激光导光臂输出口激光出厂参数，包括：出厂输出功率，出厂电流或电压参数，出厂激光光斑均匀性特性数值，出厂激光光斑位置和出厂激光功率；

所述激光性能参数包括激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率中的一个或多个；

所述测试系统(500)按照激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率的顺序依次进行测试；

所述控制系统(102)对所述测试系统(500)反馈的测试结果去噪底获得去噪底数据，对所述去噪底数据积分以获得激光功率A；

对成像图像上强光区域计算中心位置或重心位置或光强最强位置以作为激光光斑位置B；

激光光斑均匀性特性数值U＝(C‑D)/(C+D)；

其中，C为所述去噪底数据中的光强数据最大值；D为所述去噪底数据中的光强数据最小值，并且D>Z*C，Z为出场光斑参数，0＜Z＜0.9；

若激光光斑均匀性特性数值超出第一阈值，则所述控制系统(102)报警提示需要人工检修；若激光光斑位置偏离超过第二阈值，则所述控制系统(102)对所述激光器(200)进行自动调整以校正激光光斑位置；若激光功率参数低于第三阈值，则所述控制系统(102)对所述激光器(200)进行自动调整以校正激光功率，若激光功率参数高于第四阈值，则报警提示需要人工检修。

2.根据权利要求1所述的自校准激光治疗仪，其特征在于，当所述激光治疗仪每工作预定时间后，切换为校准模式，将所述导光臂(300)与测试系统(500)连接，启动自校准过程。

3.根据权利要求1所述的自校准激光治疗仪，其特征在于，所述控制系统(102)设置有提示功能，若间隔超过预定时间没有对激光治疗仪进行自校准，控制系统(102)会提示进行自校准。

4.根据权利要求1所述的自校准激光治疗仪，其特征在于，所述成像系统(502)为透镜或透镜组；所述标定板(501)为玻璃片；所述探测器(503)为CCD探测器。

说明书

一种自校准激光治疗仪

技术领域

[0001] 本发明涉及激光设备领域，特别涉及一种自校准激光治疗仪。

背景技术

[0002] 导光臂是激光医疗设备中最常用的激光传输装置。常见医用导光臂长度约为1.2米 2米，包括7个自由活动的关节，可以实现360°自由旋转，每个关节装有一个激光反射镜~片或者棱镜，相邻的两镜片平行。激光从入口处沿导光臂同轴入射，激光与入射角反射镜片成45°，激光每经过一个反射镜被反射90°，将激光传导至病灶位置，再由治疗手具将激光精准的聚焦到病灶上。由于医用导光臂长度较长，对激光与导光臂同轴性要求很高，激光医疗设备在运输震动或温度变化引起材料热胀冷缩或者机械件长期应力作用下，引起激光的偏离，激光将不能完整通过导光臂聚焦到病罩处，导致设备的激光能量或者光路改变影响治疗效果。

[0003] 现有解决方案是由专业设备维修人员现场调整，费时费力，且维修周期较长、维修成本较高。由于激光器内闪光灯、半导体激光器等元件的自身寿命及损耗，或光学元件受到灰尘或者湿气的污染，会导致激光能量或者功率的衰减影响治疗效果。激光设备很少配有专用的能量测量设备，使用者需要凭经验来评估效果，由于激光医疗设备的长期使用，不可避免光学元件的污染和损伤，而缺乏光斑观察工具很难判断是由于损伤引起的能量衰减，还是由于寿命元件引起的能量衰减。

发明内容

[0004] 本申请的一个目的在于提供一种自校准激光治疗仪，具有自检自校准功能，可以分析激光治疗仪的状态，判断是否需要返厂维修，或者通过自行校正后激光治疗仪可正常运行。提高激光自动维护能力和激光治疗仪的使用寿命，对激光治疗仪内的光学元件无接触进行损伤检测，延长激光器的使用寿命。

[0005] 具体技术方案如下：一种自校准激光治疗仪，包括激光器、导光臂、治疗系统、控制系统和测试系统；所述激光器与导光臂的第一端连接，所述导光臂的第二端与治疗系统或测试系统连接；

[0006] 所述激光治疗仪用于在两种工作模式之间切换，所述两种工作模式包括治疗模式和校准模式；其中，

[0007] 在治疗模式下，所述导光臂与治疗系统连接，所述激光器输出的治疗激光沿所述导光臂传输至所述治疗系统；

[0008] 在校准模式下，所述导光臂与测试系统连接，所述激光器输出的治疗激光沿所述导光臂传输至所述测试系统；

[0009] 所述测试系统用于测试经导光臂传输后的激光性能参数，并将测试结果反馈至控制系统；所述控制系统基于所述测试系统反馈的测试结果，对所述激光器进行自动校准。

[0010] 优选的，所述测试系统包括标定板、成像系统、探测器，所述标定板固定在所述测试系统靠近导光臂一侧，所述成像系统用于将标定板成像至探测器上。

[0011] 优选的，所述激光性能参数包括激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率中的一个或多个。

[0012] 优选的，所述控制系统对所述测试系统反馈的测试结果去噪底获得去噪底数据，[0013] 对所述去噪底数据积分以获得激光功率A；

[0014] 对成像图像上强光区域计算中心位置或重心位置或光强最强位置以作为激光光斑位置B；

[0015] 激光光斑均匀性特性数值U=(C‑D)/(C+D)；

[0016] 其中，C为所述去噪底数据中的光强数据最大值；D为所述去噪底数据中的光强数据最小值，并且D>Z*C，Z为出场光斑参数，0＜Z＜0.9。

[0017] 优选的，所述导光臂的第二端通过螺纹或卡扣与所述治疗系统或测试系统连接。

[0018] 优选的，当所述激光治疗仪每工作预定时间后，切换为校准模式，将所述导光臂与测试系统连接，启动自校准过程。

[0019] 优选的，所述测试系统按照激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率的顺序依次进行测试。

[0020] 优选的，若激光光斑均匀性特性数值超出第一阈值，则所述控制系统报警提示需要人工检修；若激光光斑位置偏离超过第二阈值，则所述控制系统对所述激光器进行自动调整以校正激光光斑位置；若激光功率参数低于第三阈值，则所述控制系统对所述激光器进行自动调整以校正激光功率，若激光功率参数高于第四阈值，则报警提示需要人工检修。

[0021] 优选的，所述控制系统设置有提示功能，若间隔超过预定时间没有对激光治疗仪进行自校准，控制系统会提示进行自校准。

[0022] 优选的，所述成像系统为透镜或透镜组；所述标定板为玻璃片；所述探测器为CCD探测器。

[0023] 本发明的有益效果如下：

[0024] 本发明采用的测试系统可直接与导光臂连接，测试系统接口与治疗系统接口相同，方便手动接入导光臂，测试系统对经导光臂传输后的激光参数进行测试，包括激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率或能量参数。按照顺序依次对激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率顺序进行自检，根据标准值进行比较，分析激光治疗仪的设备状态，判断是否需要返厂维修，或者通过自行校正后激光治疗仪可正常运行。对激光治疗仪内的光学元件无接触进行损伤检测，提高激光自动维护能力和激光治疗仪的使用寿命。

附图说明

[0025] 图1示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪示意图；

[0026] 图2示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪工作状态简略示意图；

[0027] 图3示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪校准状态简略示意图；

[0028] 图4示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪校准状态示意图；

[0029] 其中，100、治疗仪外壳；101、冷却水系统；102、控制系统；103、人机交互系统；104、激光电源系统；

[0030] 200、激光器；201、装在电控镜架上的反射镜；

[0031] 300、导光臂；301、45°反射镜；

[0032] 400、治疗系统；401、凹透镜；402、凸透镜；403、聚焦透镜；

[0033] 500、测试系统；501、标定板；502、成像系统；503、探测器。

具体实施方式

[0034] 下面对本申请的实施方式作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0035] 说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0036] 应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。实施例

[0037] 图1示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪示意图，包括：治疗仪外壳100、冷却水系统101、控制系统102、人机交互系统103、激光电源系统104、激光器200、反射镜201、导光臂300、45°反射镜301、治疗系统400、凹透镜401、凸透镜402、凸透镜403、测试系统500、标定板501、成像系统502、探测器503。本实施例优选标定板501为玻璃片，玻璃片为无任何标记的玻璃片，优选探测器503为CCD探测器。

[0038] 治疗仪外壳100保护激光设备、冷却水系统101用于冷却激光设备。激光器200输出的治疗激光经过装在电控镜架上的反射镜201反射进入导光臂300，导光臂300有七个关节，七个关节可以实现360°空间内自由旋转，七个关节处设置有七个45°反射镜301，45°反射镜301两两平行。入射激光与反射镜201的夹角为45°，沿导光臂300第一端与导光臂300同轴入射，每经过一个45°反射镜301被90°反射至下一个45°反射镜，最后经导光臂300将治疗激光传导至治疗系统400。导光臂300第二端与治疗系统400通过螺纹或卡扣连接，可手动拆卸。
治疗系统400包括凹透镜401、凸透镜402和聚焦透镜403，可以调节病灶处光斑大小，将激光精准的聚焦到治疗区域。

[0039] 图2示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪工作状态简略示意图，将导光臂300第二端与治疗系统400相接，将治疗激光通过导光臂300传导至治疗区域。图3示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪校准状态简略示意图，将导光臂300第二端与测试系统500相接，具体校准工作过程如下：

[0040] 在图4中示出了本发明实施例中自校准激光治疗仪校准状态示意图，测试系统500，用于测试经过导光臂300传导输出后的激光性能参数包括：激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率。测试系统500接口和治疗系统400具有相同的接口，与导光臂300通过螺纹或卡扣连接，可手动拆卸，包括标定板501，成像系统502和探测器503。标定板501固定在测试系统500的入口处，靠近导光臂300第二端。成像系统502可以是透镜或透镜组，成像系统502用于将标定板501成像到探测器503上。

[0041] 本实施例优选探测器503为CCD探测器，测试系统500将测得的激光性能参数传输给控制系统102，控制系统102对测试系统500反馈的CCD数据即激光性能参数进行分析，包括：激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率。控制系统102根据CCD数据调节反射镜201和激光电源系统104。

[0042] 控制系统102对测试系统500反馈的CCD数据进行分析的具体方法如下：控制系统102接收到CCD探测器反馈的CCD数据即激光性能参数后，从所述激光性能参数中获得激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率或能量参数。优选地，控制系统102还进行去噪底处理步骤，即采集激光没有输出时的CCD数据为P1，控制系统102在对CCD数据处理之前，先将CCD数据减去没有激光输出时的CCD数据P1，获得去噪底CCD数据，然后对上述去噪底CCD数据进行处理，获得激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率或能量参数。

[0043] 对上述去噪底CCD数据进行处理具体包括如下步骤：

[0044] 对去噪底CCD数据积分获得激光功率记为数据A；对强光区域计算中心位置或者重心位置或者光强最强的位置作为激光光斑位置B，本实施例优选光强最强的位置作为位置B；数据中光强最高强度数据为C；选取数据大于Z*C的进行分析，获得这些数据的最低强度数据为D，计算激光光斑均匀性U=(C‑D)/(C+D)数值作为激光光斑均匀性特性数值。

[0045] 其中Z根据出厂光斑设定，对于高斯光束，0.1＜Z＜0.5，对于平顶光束，0.5＜Z＜0.9，本实施例出厂光斑为高斯光斑，优选Z＝0.3。

[0046] 在激光装置出厂时，利用测试系统500进行激光性能参数测试：将导光臂300接入测试系统500进行测试，符合出厂要求并存储为出厂数据。控制系统102控制激光器200输出功率P0，记录激光器200内控制激光功率的电流或电压参数为I0，在功率P0时测试系统500可安全工作。记录允许激光电源系统104工作的最高电流Ith或者最高电压Vth，当到达Ith或Vth参数时，激光功率不能达到P0功率时，说明激光器故障或老化。将导光臂300接入测试系统500，测试系统500将CCD数据传输到控制系统102，控制系统102利用上述分析参数方法对数据进行分析，获得激光导光臂输出口激光出厂参数分别为：激光光斑均匀性特性数值U0，激光光斑位置B0，激光功率A0。

[0047] 激光设备使用过程中，每隔周期T或者操作者发现导光臂300出口处的激光不正常时，需要先将导光臂300末端的治疗系统400拆下来，然后手动接入测试系统500，点击人机交互系统103上的自校准功能，进行激光光路和激光能量的校准，使导光臂300出口处的激光位置和能量恢复出厂时的状态，具体步骤如下：

[0048] 控制系统102记录激光器出厂标定控制激光功率的电流或电压参数I设为I0。将导光臂300接入测试系统500，测试系统500将CCD数据传输到控制系统102，控制系统102对CCD数据进行去噪底并对去噪底CCD数据分析，获得激光导光臂输出口参数分别为：激光光斑均匀性特性数值U1，激光光斑位置B1，激光功率A1。

[0049] 表1、表2中优选a=0.9，2＜b＜5，0.01＜c＜0.1。优选地，在达到间隔时间T之后，若导光臂没有进行测试校正，控制系统102将提示用户进行测试。

[0050] 按照表1对数据进行比较输出激光治疗状态。

[0051] 表1

[0052]

[0053] 系统102分析数据满足表1要求时，自检完毕，激光治疗仪状态正常，将导光臂300重新接入治疗系统400继续使用即可。

[0054] 如果分析数据不满足表1，则激光治疗仪状态不正常，按照如下步骤进行自检：依次按照激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率自检顺序进行，对比数据是否满足表2。

[0055] 检测激光光斑均匀性特性数值：当U1＞1时，此时测试系统500中的探测器503CCD探测器损坏，报修工厂。当U1＜0.8U0时，此时光学元件即45°反射镜301、反射镜201以及标定板501可能损坏，报修工厂；

[0056] 检测激光光斑位置：当B1‑B0＞±bmm时，控制系统102控制装有反射镜201的电控镜架自动调整，使激光光斑位置B1= B0。

[0057] 检测激光功率：

[0058] 当激光器内控制激光功率的电流或电压参数I＜Ith时，控制系统102输出信号改变激光器内控制激光功率的电流或电压参数，电流或电压参数比当前参数增加c×I0数值。当I≥Ith，停止校正，激光治疗仪故障或老化，报修工厂。

[0059] 比较A1/ A0数值，当A1/ A0＞0.9，停止校正，激光治疗仪可正常使用。当A1/ A0＜0.9，重新按照上述激光光斑均匀性特性数值，激光光斑位置，激光功率顺序进行自检。

[0060] 表2

[0061]

[0062] 上述自检顺序如不按照所述顺序依次对激光光斑均匀性特性数值、激光光斑位置和激光功率顺序进行自检，会造成自检不准确，例如优先自检并校正功率，但是在检查均匀性时，激光有镜片损坏，已校正的功率因为是在损坏的镜片下进行校正的，损坏镜片对激光功率有损耗，因此功率校正不准确。如先校正激光光斑位置，但是在检查均匀性时，激光有镜片损坏，更换镜片会影响激光光路。

[0063] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。