專利名稱：醫(yī)用裝置、治療裝置、評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法和校準(zhǔn)方法
醫(yī)用裝置、治療裝置、評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法和校準(zhǔn)方法技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及例如用于采用光力學(xué)治療的治療并監(jiān)控藥物濃度的醫(yī)用裝置、治療裝置、評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法和校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
醫(yī)療激光裝置的基本檢查開始于20世紀(jì)60年代。之后，在20世紀(jì)70年代，利用CO2激光器、NDiYAG激光器、Ar離子激光器、紅寶石激光器等的激光治療裝置被發(fā)展并廣泛使用。具有半導(dǎo)體激光器作為光源的裝置正在作為下一代的裝置被發(fā)展。半導(dǎo)體激光器能夠被小型化、易于保存、并易于操作。隨著激光技術(shù)被發(fā)展并隨著制藥研究被發(fā)展，光動(dòng)力治療(PDT)近年來引人關(guān)注。在光動(dòng)力治療(PDT)中，激光敏感性的熒光藥物在特定細(xì)胞中堆積。之后，用激光照射該單元，并且細(xì)胞的內(nèi)部破裂。PDT主要在肺癌和腦瘤領(lǐng)域發(fā)展。諸如受激準(zhǔn)分子染色激光器(Hamamatsu Photonics K. K.)的激光裝置和用于F1DT (PanasonicCorporation)的激光裝置被廣泛使用。
如果激光治療裝置精確地確定治療期間輸出的發(fā)光量，可避免下面的風(fēng)險(xiǎn)。即，可以避免對(duì)病患部位提供不必要的照射能量的風(fēng)險(xiǎn)和由于缺少照射能量而沒有獲得治療效果的風(fēng)險(xiǎn)。在TOT中，給予過量的熒光藥物的風(fēng)險(xiǎn)也可被避免。精確地確定治療期間輸出的發(fā)光量是提供更安全和更準(zhǔn)確治療的重要的技術(shù)之一。
同時(shí)，在PDT激光治療裝置中，發(fā)光部(光學(xué)探頭)接觸生物身體。因此，一般對(duì)于每道操作都替換光學(xué)探頭。在大多數(shù)情況下，光學(xué)探頭具有內(nèi)部光纖，并且該光纖傳輸光。 傳導(dǎo)率極大地取決于探頭的個(gè)體不同。
在這種觀點(diǎn)下，日本專利申請(qǐng)公開第2004-350933號(hào)說明了一種在光學(xué)探頭中輸入個(gè)體信息的技術(shù)，在該技術(shù)中當(dāng)光學(xué)探頭被連接時(shí)，基于個(gè)體信息校準(zhǔn)光能。日本專利申請(qǐng)公開第2003-10232號(hào)公開了一種利用產(chǎn)品個(gè)體標(biāo)識(shí)來校準(zhǔn)光能的技術(shù)。然而，在這些技術(shù)中，光學(xué)探頭上的信息并不是使用前即刻的信息，并可能不包括由于滅菌、運(yùn)輸和安裝處理引起的性質(zhì)的改變。發(fā)明內(nèi)容
在PDT中，需要以低功率(幾mW以下)發(fā)光，這并不體現(xiàn)治療效果，而是實(shí)時(shí)檢測(cè)血液中的藥物濃度。
發(fā)明人通過發(fā)射不體現(xiàn)治療效果的低功率范圍的光在使用前的即刻校準(zhǔn)光能。然而，該校準(zhǔn)并沒有被精確地進(jìn)行。
鑒于上面提到的情況，期望提供一種即使在以低功率發(fā)光的情況下也能夠進(jìn)行精確的校準(zhǔn)的醫(yī)用裝置、治療裝置、評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法和校準(zhǔn)方法。
根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種醫(yī)用裝置，包括光源單元，被配置為能夠發(fā)射被引導(dǎo)入光學(xué)探頭的、至少包括自然發(fā)射光的光；第一檢測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從光源單元出射的光的強(qiáng)度；以及計(jì)算單元，被配置為基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行`近似非線性函數(shù)的計(jì)算，以用于光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。根據(jù)本技術(shù)，計(jì)算單元基于被引導(dǎo)入光學(xué)探頭的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似非線性函數(shù)的計(jì)算?；谟?jì)算結(jié)果，光學(xué)探頭被校準(zhǔn)。從而，即使在以低功率發(fā)光的情況下校準(zhǔn)也被精確地進(jìn)行。根據(jù)本技術(shù)，光源單元可包括半導(dǎo)體激光器，并且計(jì)算單元可被配置為在半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括激光的光的情況下，基于由第一檢測(cè)單元所檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似非線性函數(shù)的計(jì)算以用于光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。根據(jù)本技術(shù)，半導(dǎo)體激光器在低功率發(fā)光期間不僅發(fā)射激光，還發(fā)射自然發(fā)射光。校準(zhǔn)在從自然發(fā)射光到激光的寬功率帶寬中精確地進(jìn)行。根據(jù)本技術(shù)，計(jì)算單元可被配置為基于來自半導(dǎo)體激光器的激光振蕩閾值電流來確定半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括自然發(fā)射光的光還是半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括激光的光。根據(jù)本技術(shù)，可以精確地確定半導(dǎo)體激光器發(fā)射的是激光還是自然光。校準(zhǔn)在寬功率帶寬中被精確地進(jìn)行。根據(jù)本技術(shù)，醫(yī)用裝置還可包括引導(dǎo)單元，光學(xué)探頭可拆卸地連接至該引導(dǎo)單元，該引導(dǎo)單元被配置為將從光源單元發(fā)射的光引導(dǎo)至所連接的光學(xué)探頭；以及第二探測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從連接至引導(dǎo)單元的光學(xué)探頭出射的光的輸出，計(jì)算單元可被配置為基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與由第二檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性。根據(jù)本技術(shù)，計(jì)算單元可被配置為基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度、通過利用所獲得的相關(guān)性計(jì)算從光學(xué)探頭出射的光的輸出。根據(jù)本技術(shù)，醫(yī)用裝置還可包括顯示單元，被配置為顯示由計(jì)算單元計(jì)算的、從光學(xué)探頭出射的光的輸出；以及操作單元，被配置為能夠接收用于調(diào)整從光源單元所發(fā)射的光的輸出的操作。因此， 可以實(shí)時(shí)地精確進(jìn)行操作。根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式，提供了一種治療裝置，包括半導(dǎo)體激光器；引導(dǎo)單元，光學(xué)探頭的一端可拆卸地連接至該引導(dǎo)單元，該引導(dǎo)單元被配置為將來自半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)至該端；校準(zhǔn)單元，當(dāng)校準(zhǔn)光學(xué)探頭時(shí)光學(xué)探頭的另一端被插入該校準(zhǔn)單元，并且該校準(zhǔn)單元被配置為檢測(cè)來自該另一端的光的輸出；以及計(jì)算單元，被配置為當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與由校準(zhǔn)單元所檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性，而當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得該相關(guān)性。根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式，提供了一種評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法，包括將光引入光學(xué)探頭的一端；將光從光學(xué)探頭的另一端導(dǎo)出；以及基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得每個(gè)光學(xué)探頭的引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。這里，評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法還可包括，在引入光學(xué)探頭的光是激光的情況下，基于近似線性函數(shù)的計(jì)算獲得所引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式，提供了一種校準(zhǔn)方法，包括將來自半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)入光學(xué)探頭的一端；檢測(cè)來自光學(xué)探頭的另一端的光的輸出；以及當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性，當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得該相關(guān)性。如上所述，根據(jù)本技術(shù)，即使在以低功率發(fā)光的情況下，校準(zhǔn)也被精確地進(jìn)行。在下面如附圖所示的其最佳模式的實(shí)施方式的詳細(xì)說明的幫助下，本公開的這些 和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方式的用于心房纖顫的PDT激光治療裝置的外部外 觀的透視圖；圖2是示出了圖1的PDT激光治療裝置的構(gòu)造的框圖；圖3是示出了假定監(jiān)控單元所監(jiān)控的光的強(qiáng)度與從光學(xué)探頭出射的光的輸出之 間總是建立為線性關(guān)系，在進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下的校準(zhǔn)精度的曲線圖；圖4是示出了向半導(dǎo)體激光器供應(yīng)的電流與來自校準(zhǔn)單元的輸出之間的關(guān)系的 曲線圖；圖5是示出了向半導(dǎo)體激光器供應(yīng)的電流與來自監(jiān)控單元的輸出之間的關(guān)系的 曲線圖；圖6是示出了來自校準(zhǔn)單元的輸出與來自監(jiān)控單元的輸出之間的相關(guān)性的曲線 圖；圖7是示出了這樣的示例的曲線圖，在該示例中在來自半導(dǎo)體激光器的自然發(fā)射 光的發(fā)光范圍內(nèi)，來自校準(zhǔn)單元的輸出與來自監(jiān)控單元的輸出之間的關(guān)系通過使用二次 (非線性)函數(shù)進(jìn)行近似；圖8是示出了這樣的示例的曲線圖，在該示例中在來自半導(dǎo)體激光器的激光的發(fā) 光范圍內(nèi)，來自校準(zhǔn)單元的輸出與來自監(jiān)控單元的輸出之間的關(guān)系通過利用線性函數(shù)進(jìn)行 近似；圖9是示出了在低功率范圍(自然發(fā)射光的發(fā)光范圍)中通過利用的二次函數(shù)、在 高功率范圍(激光的發(fā)光范圍)中通過利用線性函數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下的校準(zhǔn)精度示例的 曲線圖；圖10是示出了光學(xué)探頭的示例的透視圖；圖11是示出了從圖10的光學(xué)探頭處移去輻照器(applicator)的狀態(tài)的透視圖；圖12是示出了圖10和圖11的光學(xué)探頭被滅菌和包裝的狀態(tài)的透視圖；圖13是詳細(xì)示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的校準(zhǔn)處理的流程圖；圖14是示出了在光學(xué)探頭一端的光引導(dǎo)單元被連接至引導(dǎo)單元的狀態(tài)下的TOT 激光治療裝置的外部外觀的透視圖；圖15是示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式利用PDT激光治療裝置的操作的流程圖；圖16是示出了輻照器202被從光學(xué)探頭移去的狀態(tài)下的PDT激光治療裝置的外 部外觀的透視圖；以及圖17是示出了根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式的PDT激光治療裝置的構(gòu)造的框圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參照

本公開的實(shí)施方式。
[PDT激光治療裝置的構(gòu)造]圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方式的用于心房纖顫的PDT激光治療裝置的外部外觀的透視圖。圖1示出了光學(xué)探頭正在通過利用PDT激光治療裝置而校準(zhǔn)的狀態(tài)。圖2是示出了 PDT激光治療裝置100的構(gòu)造的框圖。如圖1和圖2所示，作為醫(yī)用裝置的PDT激光治療裝置100包括引導(dǎo)單元101、作為第二檢測(cè)單元的校準(zhǔn)單元102、顯示單元103以及解鎖按鈕104。PDT激光治療裝置100還包括光源單元105、作為第一檢測(cè)單元的監(jiān)控單元106、計(jì)算單元107以及操作單元108。PDT激光治療裝置100不僅輸出包括激光的光，還輸出包括低功率自然發(fā)射光的光。包括激光的光主要用于治療。包括自然發(fā)射光的光主要用于監(jiān)控藥物濃度。光源單元105包括例 如磷化鋁鎵銦類高功率半導(dǎo)體激光器111。半導(dǎo)體激光器不限于此?？蛇x地，例如，氮化鎵類的半導(dǎo)體激光器等可以被使用。從光源單元105出射的光經(jīng)由監(jiān)控單元106和引導(dǎo)單元101傳輸至光學(xué)探頭200。光學(xué)探頭200的光引導(dǎo)單元201可與引導(dǎo)單元101連接/從其拆卸。光引導(dǎo)單元201將從光源單元105出射的光引導(dǎo)至所連接的光學(xué)探頭200中。監(jiān)控單元106檢測(cè)被引導(dǎo)入連接至引導(dǎo)單元101光學(xué)探頭200的光的強(qiáng)度。SP，監(jiān)控單元106檢測(cè)從光源單元105輸出并被引導(dǎo)入引導(dǎo)單元101的光的強(qiáng)度。監(jiān)控單元106包括例如半反射鏡(halfmirror) 112和監(jiān)控光電二極管(PD) 113。半反射鏡112被放置在從光源單元105輸出并被引導(dǎo)入引導(dǎo)單元101的光的光路中，并提取部分的光。提取的光被引導(dǎo)入監(jiān)控光電二極管113。監(jiān)控光電二極管113基于由半反射鏡112提取的部分的光，檢測(cè)從引導(dǎo)單元101被引導(dǎo)入光學(xué)探頭200的光的強(qiáng)度。在本實(shí)施方式中，半反射鏡112被用于提取光?？蛇x地，諸如分束器或取樣器的其他光學(xué)器件理所當(dāng)然地可被使用?；诒槐O(jiān)控光電二極管113檢測(cè)到的光的強(qiáng)度獲得操作期間輸出光的監(jiān)控值。即，被監(jiān)控光電二極管113檢測(cè)到的光的強(qiáng)度被認(rèn)定為是操作期間從光學(xué)探頭200末端出射的光的輸出。被監(jiān)控二極管113檢測(cè)到的光的強(qiáng)度被認(rèn)定為是操作期間的監(jiān)控值。不過，由于光學(xué)探頭200的個(gè)體差異，被監(jiān)控二極管113檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與從光學(xué)探頭200的末端出射的光的輸出之間的相關(guān)性并不總是恒定的。鑒于此，PDT激光治療裝置100在每次光學(xué)探頭200被連接時(shí)都進(jìn)行校準(zhǔn)。在大多數(shù)的情況中，光學(xué)探頭200具有內(nèi)部光纖，并且該光纖傳輸光。傳導(dǎo)率極大地取決于探頭的個(gè)體差異。即，經(jīng)過光學(xué)探頭200并從末端出射的光的輸出極大地取決于光學(xué)探頭200的個(gè)體差異。這樣的個(gè)體差異可導(dǎo)致向病患部位提供不需要的照射的風(fēng)險(xiǎn)、由于缺少照射能量而沒有獲得治療效果的風(fēng)險(xiǎn)、以及給予過量的熒光藥物的風(fēng)險(xiǎn)。輻照器202的末端在光學(xué)探頭200的使用前的即刻被插入校準(zhǔn)單元102內(nèi)，以校準(zhǔn)光學(xué)探頭200的個(gè)體差異。一種鎖定機(jī)構(gòu)(示出)被提供在校準(zhǔn)單元102上，該鎖定機(jī)構(gòu)與末端部的凹槽等相配合。在這種狀態(tài)下，校準(zhǔn)單元102測(cè)量來自光學(xué)探頭200的光的輸出。注意，通過按壓解鎖按鈕104，輻照器202的末端部可以從校準(zhǔn)單元102拆卸。為了測(cè)量從光學(xué)探頭200出射的光的輸出，校準(zhǔn)單元102通過諸如集成球面或透鏡的聚光器件114會(huì)聚光、通過光電二極管116接收光、并獲得表征值(present value,現(xiàn)值)。由于光學(xué)探頭200在每個(gè)操作都要被替換，每次光學(xué)探頭200被替換時(shí)都進(jìn)行校準(zhǔn)處理。
計(jì)算單元107通過利用函數(shù)(之后說明)計(jì)算由監(jiān)控單元106檢測(cè)到的光的強(qiáng)度以校準(zhǔn)光學(xué)探頭。
顯示單元103實(shí)時(shí)顯示從校準(zhǔn)的光學(xué)探頭200出射的光的輸出。操作者操作操作單元108并在觀看顯示單元103上所顯示的值的同時(shí)進(jìn)行操作。
基于操作單元108的操作，調(diào)整向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流，并且從半導(dǎo)體激光器111出射的光的輸出被改變?yōu)槠谕怠?br> 如圖1所示，上面提到的校準(zhǔn)被如下進(jìn)行。連接至引導(dǎo)單元101的光學(xué)探頭200 被插入校準(zhǔn)單元102中。光從光源單元105出射。獲得了由監(jiān)控單元106檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與由校準(zhǔn)單元102檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性。
更具體地，例如，向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流逐步地增加。由監(jiān)控單元106檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與由校準(zhǔn)單元102檢測(cè)到的光的輸出之間的關(guān)系在多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)處獲得。從該結(jié)果得到相關(guān)性。在實(shí)際的治療等中，監(jiān)控單元106監(jiān)控光的強(qiáng)度，并且從光學(xué)探頭200出射的光的輸出基于所獲得的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在一般的半導(dǎo)體激光器111中，在向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流與由監(jiān)控單元 106檢測(cè)到的激光的強(qiáng)度之間建立線性關(guān)系。因此，認(rèn)為由監(jiān)控單元106監(jiān)控的光的強(qiáng)度與從光學(xué)探頭200出射的光的輸出之間的關(guān)系是線性關(guān)系。
同時(shí)，對(duì)于PDT激光器治療裝置100，需要發(fā)射不體現(xiàn)治療效果并實(shí)時(shí)檢測(cè)血液中藥物濃度的低功率(幾mW以下)的光。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在假定在由監(jiān)控單元106監(jiān)控的光的強(qiáng)度與從光學(xué)探頭200出射的光的輸出之間建立線性關(guān)系而進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下，校準(zhǔn)精度是極低的。
圖3示出了在假定在由監(jiān)控單元106監(jiān)控的光的強(qiáng)度與從光學(xué)探頭200出射的光的輸出之間總是建立線性關(guān)系而進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下的校準(zhǔn)精度。如結(jié)果所示，校準(zhǔn)精度在低功率范圍內(nèi)(約O.1ff以下)極低。如果校準(zhǔn)精度如此低，那么例如在血液中的藥物濃度可能無法準(zhǔn)確地被評(píng)價(jià)。
圖4示出了向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流Iop與來自校準(zhǔn)單元102的輸出(表征值P)之間的關(guān)系。圖5示出了向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流Iop與來自監(jiān)控單元106 的輸出(監(jiān)控值Vmoni)之間的關(guān)系。圖6示出了在這種狀態(tài)下來自校準(zhǔn)單元102的輸出 (表征值P)與來自監(jiān)控單元106的輸出(監(jiān)控值=Vmoni)之間的相關(guān)性。
如圖6所示，來自校準(zhǔn)單元102的輸出(表征值P)與來自監(jiān)控單元106的輸出(監(jiān)控值=Vmoni)之間的關(guān)系在低功率范圍內(nèi)不是線性的。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其原因是半導(dǎo)體激光器111在低功率范圍內(nèi)不激光振蕩而是輸出自然發(fā)射光。更具體地，發(fā)明人認(rèn)為有以下的原因。
(I)自然發(fā)射光的輻射角不同于激光的輻射角。因此，自然發(fā)射光和在光學(xué)探頭 200中的光纖的耦合效率與激光和在光學(xué)探頭200中的光纖的耦合效率不同。
(2)自然發(fā)射光的振蕩波長(zhǎng)大于激光的振蕩波長(zhǎng)。因此當(dāng)自然發(fā)射光被傳輸至光學(xué)探頭200時(shí)，自然發(fā)射光受到正被使用的光 源單元105的波長(zhǎng)特性的影響。
(3)監(jiān)控單元106的半反射鏡112的反射率具有波長(zhǎng)特性，即，比激光的帶寬更大的帶寬。因此，比被半反射鏡112反射的激光更多的自然發(fā)射光被半反射鏡112所反射。
(4)理所當(dāng)然地，自然發(fā)射光的輻射角大于激光的輻射角。因此，自然發(fā)射光所照射的監(jiān)控單元106的光電二極管113的面積比激光照射的面積更大。事實(shí)上，除了光電二極管113以外的部件也被自然發(fā)射光照射。
考慮到這些，在PDT激光治療裝置100中，計(jì)算單元107在低功率范圍(自然發(fā)射光發(fā)光范圍)內(nèi)的計(jì)算不同于計(jì)算單元107在大于該低功率范圍的功率范圍(激光發(fā)光范圍)內(nèi)的計(jì)算。因此，在更寬的功率范圍中提高了校準(zhǔn)精度。
這里，Iop表示向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流。進(jìn)一步地，閾值電流Ith表示在從半導(dǎo)體激光器111發(fā)出的自然發(fā)射光的發(fā)光范圍與激光發(fā)光范圍之間的邊界處向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流。
在自然發(fā)射光發(fā)光范圍的情況Iop〈Ith中，計(jì)算單元107使用下面的二次函數(shù)
y=ax2+bx+c (表達(dá)式 I)
從而得到示出來自校準(zhǔn)單元102的輸出與來自監(jiān)控單元106的輸出之間的相關(guān)性的近似表達(dá)式。
這里，y表示來自校準(zhǔn)單元102的輸出(表征值P)。x表示來自監(jiān)控單元106的輸出(監(jiān)控值Vmoni)。
在激光發(fā)光范圍的情況(Iop≥Ith)中，計(jì)算單元107使用下面的線性函數(shù)
y=dx+e (表達(dá)式 2)
從而獲得示出來自校準(zhǔn)單元102的輸出與來自監(jiān)控單元106的輸出之間的相關(guān)性的近似表達(dá)式。
應(yīng)注意，通過使用例如最小平方法等獲得上面提到的近似表達(dá)式。
在半導(dǎo)體激光器111的激光發(fā)光范圍中，計(jì)算單元107使用線性函數(shù)計(jì)算表達(dá)式 (表達(dá)式2)從而計(jì)算來自校準(zhǔn)單元102的輸出與來自監(jiān)控單元106的輸出之間的相關(guān)性。 在半導(dǎo)體激光器111的自然發(fā)射光發(fā)光范圍中，計(jì)算單元107使用二次函數(shù)(非線性)計(jì)算表達(dá)式(表達(dá)式I)從而計(jì)算來自校準(zhǔn)單元102的輸出與來自監(jiān)控單元106的輸出之間的相關(guān)性。
圖7示出了在半導(dǎo)體激光器111的自然發(fā)射光發(fā)光范圍內(nèi)計(jì)算單元107通過利用二次(非線性)函數(shù)來近似來自校準(zhǔn)單元102的輸出(P)與來自監(jiān)控單元106的輸出(Vmoni) 之間的關(guān)系的示例。
圖8示出了在半導(dǎo)體激光器111的激光發(fā)光范圍內(nèi)計(jì)算單元107通過利用線性函數(shù)來近似來自校準(zhǔn)單元102的輸出(P)與來自監(jiān)控單元106的輸出(Vmoni)之間的關(guān)系的示例。
在圖7和圖8中的每一個(gè)中，示出函數(shù)的線的附近所示的點(diǎn)表示校準(zhǔn)期間實(shí)際測(cè)量的點(diǎn)。
如上所述，在作為自然發(fā)射光發(fā)光范圍的低功率范圍內(nèi)通過利用二次函數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，在作為激光發(fā)光范圍的高功率范圍內(nèi)通過利用線性函數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。圖9示出了 校準(zhǔn)精度的示例。
總體來說，對(duì)于裝置性能，要求20%的校準(zhǔn)精度。如圖9所示，滿足20%的校準(zhǔn)精度的范圍是SOOyW與IW之間的范圍。同時(shí)，在圖3中，滿足20%的校準(zhǔn)精度的范圍是65mW 與IW之間的范圍。如圖9所示，校準(zhǔn)精度在低功率范圍內(nèi)大約兩位數(shù)地增長(zhǎng)。
因此，PDT激光治療裝置100不僅在治療時(shí)、而且在監(jiān)控例如藥物濃度時(shí)能夠精確地獲得從光學(xué)探頭200出射的光的輸出。進(jìn)一步地，以不同的觀點(diǎn)，可通過在校準(zhǔn)期間利用少量的樣本進(jìn)行校準(zhǔn)。這樣可在短時(shí)間內(nèi)精確地進(jìn)行校準(zhǔn)。[光學(xué)探頭的示例]圖10和圖11中的每一個(gè)是示出光學(xué)探頭示例的透視圖。如圖10中所示，輻照器202覆蓋部分的光學(xué)探頭200。光學(xué)探頭200被插入體腔內(nèi)，例如，血管等。在末端的光輸出單元輸出激光等。在光學(xué)探頭200被插入體腔之前，校準(zhǔn)單元102測(cè)量從光學(xué)探頭200的光輸出單元出射的光的輸出。在本示例中，在輻照器202被連接至光學(xué)探頭200的狀態(tài)下測(cè)量光的輸出。測(cè)量之后，如圖11所示，輻照器202被從光學(xué)探頭200拔出。在這樣的狀態(tài)下，通過利用光學(xué)探頭200進(jìn)行操作。輻照器202覆蓋部分的光學(xué)探頭200。光學(xué)探頭200的被覆蓋部分被插入體腔內(nèi)。因此，光學(xué)探頭200不接近或接觸光功率計(jì)的骯臟部分，光學(xué)探頭200不被污染，并且光學(xué)探頭200保持衛(wèi)生。光學(xué)探頭200的總長(zhǎng)是例如3m。輻照器202的總長(zhǎng)例如是約1.1m到1. 2m。在操作期間，光學(xué)探頭200被插入體內(nèi)例如約lm。光學(xué)探頭200引導(dǎo)激光和自然發(fā)射光。光學(xué)探頭200在一端具有光引導(dǎo)單元201以連接至引導(dǎo)單元101。光學(xué)探頭200在另一端具有輸出激光的光輸出單元204。FC,SMA,或其他類型的光學(xué)連接器(未示出)被提供在光引導(dǎo)單元201中。具有這種連接器的光引導(dǎo)單元201被連接至引導(dǎo)單元101。在操作期間光輸出單元204被插入體腔內(nèi)。輻照器202覆蓋光學(xué)探頭200以便能夠通過例如可開窗口從光學(xué)探頭200的光輸出單元204向外部輸出激光。 輻照器202是可從光學(xué)探頭200拆卸的。注意，如圖12所示，光學(xué)探頭200和封裝材料205被EOG (氧化乙烯氣)或放射線滅菌，從而制備了光學(xué)探頭封裝包206。光學(xué)探頭200以光學(xué)探頭封裝包206的狀態(tài)被供應(yīng)給醫(yī)療機(jī)構(gòu)。當(dāng)使用時(shí)，封裝材料205被打開，并且光學(xué)探頭200被取出。[校準(zhǔn)處理]下面，將描述對(duì)被按上述構(gòu)造的PDT激光治療裝置100的校準(zhǔn)處理。圖13是詳細(xì)示出了校準(zhǔn)處理的流程圖。例如，準(zhǔn)備了具有不同直徑的多種光學(xué)探頭200。操作者選擇適于操作的光學(xué)探頭200 (步驟 131)。下面，如圖14所示，在輻照器202被連接以保證清潔區(qū)域的狀態(tài)下，操作者將在光學(xué)探頭200的一端處的光引導(dǎo)單元201連接至引導(dǎo)單元101 (步驟132)。下面，如圖1所示，在輻照器202被連接的狀態(tài)下，操作者將在光學(xué)探頭200另一端處的光輸出單元204插入校準(zhǔn)單元102 (步驟133)。下面，電流(Iop)被供應(yīng)至光源單元105的半導(dǎo)體激光器111 (步驟134)。之后，使電流(Iop)值逐步增大?？蛇x地，使電流(Iop)值逐步減小?？蛇x地，可使用其他設(shè)定方法。校準(zhǔn)單元102測(cè)量響應(yīng)于供應(yīng)至半導(dǎo)體激光器111的電流(Iop)的、來自光學(xué)探頭200的光的輸出(P)(步驟135)。圖4示出了結(jié)果的示例。類似地，監(jiān)控單元106也測(cè)量響應(yīng)于供應(yīng)至半導(dǎo)體激光器111的電流(Iop)的、到光學(xué)探頭200的光的強(qiáng)度(Vmoni)(步驟136)。圖5示出了結(jié)果的示例。
在供應(yīng)至半導(dǎo)體激光器111的電流(Iop)是共有項(xiàng)時(shí)，計(jì)算單元107計(jì)算示出了來自光學(xué)探頭200的光的所測(cè)輸出(P)與到光學(xué)探頭200的光的所測(cè)強(qiáng)度(Vmoni)之間相關(guān)性的近似的表達(dá)式(步驟137)。
當(dāng)計(jì)算單元107計(jì)算近似表達(dá)式時(shí),如果供應(yīng)至半導(dǎo)體激光器111的電流(Iop)等于或小于閾值電流Ith，則計(jì)算單元107使用作為非線性函數(shù)的二次函數(shù)來計(jì)算近似表達(dá)式。如果供應(yīng)至半導(dǎo)體激光器111的電流(Iop)大于閾值電流Ith，則計(jì)算單元107使用線性函數(shù)來計(jì)算近似表達(dá)式。
在圖7的示例中，計(jì)算出下面的近似表達(dá)式。
y=-13373x2+1316. 5x+0. 7079
在圖8的示例中，計(jì)算出下面的近似表達(dá)式。
y=772. 37χ-62· 756
由此計(jì)算處理結(jié)束。
計(jì)算單元107將被如上述計(jì)算的兩個(gè)近似表達(dá)式存儲(chǔ)為校準(zhǔn)正連接的光學(xué)探頭 200的表達(dá)式。
[使用PDT激光治療裝置的操作]
在校準(zhǔn)處理結(jié)束之后，進(jìn)行操作。
圖15是使用如上構(gòu)造的PDT激光治療裝置100的操作的流程圖。
如圖16所示，操作者從光學(xué)探頭200移去輻照器202，并將光學(xué)探頭200插入患者體內(nèi)(步驟151)。
下面，操作者操作操作單元108從而設(shè)定從光學(xué)探頭200出射的光的輸出(步驟 152)。
這里，通過利用由計(jì)算單元107在校準(zhǔn)期間計(jì)算的計(jì)算表達(dá)式計(jì)算適于光的輸出 (P)的監(jiān)控值(Vmoni)(步驟153)。
計(jì)算單元107在操作期間控制向半導(dǎo)體激光器111供應(yīng)的電流(Iop)以使監(jiān)控值 (Vmoni)等于計(jì)算值。計(jì)算單元107使半導(dǎo)體激光器111輸出光(步驟154)。
因此，例如不僅在治療期間，而且當(dāng)監(jiān)控藥物濃度時(shí)，PDT激光治療裝置100能夠穩(wěn)定地獲得來自光學(xué)探頭200的光的期望的輸出。
[另一實(shí)施方式]
圖17是示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的PDT激光治療裝置的構(gòu)造的框圖。應(yīng)注意，在圖17示出的實(shí)施方式中，與上面提到的實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)元件相同的結(jié)構(gòu)元件將被以相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
如圖17所示，PDT激光治療裝置300具有監(jiān)控單元307。監(jiān)控單元307具有不同于上面提到的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。監(jiān)控單元307具有監(jiān)控光電二極管309。監(jiān)控光電二極管 309檢測(cè)從光源單元305中設(shè)置的半導(dǎo)體激光器308的光輸出側(cè)的相反側(cè)部分地輸出的光的強(qiáng)度。
被監(jiān)控光電二極管309檢測(cè)到的光的強(qiáng)度被作為監(jiān)控值 (Vmoni)發(fā)送至計(jì)算單元 107。與上面提到的實(shí)施方式相似，計(jì)算單元107使用監(jiān)控值(Vmoni)用于校準(zhǔn)和治療。
根據(jù)如上述構(gòu)造的PDT激光治療裝置300，監(jiān)控單元307不包括半反射鏡。因此部件的數(shù)量被減少。進(jìn)一步地，諸如半反射鏡的光學(xué)部件引導(dǎo)至監(jiān)控光電二極管的自然發(fā)射光的光學(xué)特性可能不同于諸如半反射鏡的光學(xué)部件引導(dǎo)至監(jiān)控光電二極管的激光的光學(xué)特性。這個(gè)事實(shí)降低了校準(zhǔn)精度。然而，PDT激光治療裝置300并不包括這樣的光學(xué)部件。因此，校準(zhǔn)精度得以提高。[其他]本技術(shù)不局限于上面提到的實(shí)施方式，并可以以應(yīng)用修改的多種方式被實(shí)現(xiàn)。本技術(shù)的范圍包括這樣的多種修改。例如，在上面提到的實(shí)施方式中，本技術(shù)被應(yīng)用至用于心房纖顫的PDT激光治療裝置?？蛇x地，本技術(shù)可被應(yīng)用至用于心臟等的激光治療裝置。進(jìn)一步地，在上面提到的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體激光器被采用并被描述為在光源單元中用于發(fā)光的光學(xué)器件?？蛇x地，理所當(dāng)然地，可使用半導(dǎo)體激光器以外的光學(xué)器件。例如，發(fā)光二極管(LED)可用以替換半導(dǎo)體激光器。例如，在光源單元中包括發(fā)光二極管的根據(jù)本技術(shù)的醫(yī)用裝置可被用作用于監(jiān)控藥物濃度的檢查裝置，而不作為治療裝置。本技術(shù)可采用下面的配置。(I)—種醫(yī)用裝置，包括光源單元，被配置為能夠發(fā)射被引導(dǎo)入光學(xué)探頭的、至少包括自然發(fā)射光的光；第一檢測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從光源單元出射的光的強(qiáng)度；以及計(jì)算單元，被配置為基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似非線性函數(shù)的計(jì)算，以用于光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。(2)根據(jù)(I) 所述的醫(yī)用裝置，其中，光源單元包括半導(dǎo)體激光器，并且計(jì)算單元被配置為在半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括激光的光的情況下，基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似線性函數(shù)的計(jì)算，以用于光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。(3)根據(jù)(I)或(2)所述的醫(yī)用裝置，其中，計(jì)算單元被配置為基于來自半導(dǎo)體激光器的激光振蕩閾值電流，確定半導(dǎo)體激光器是發(fā)射包括自然發(fā)射光的光，還是發(fā)射包括激光的光。( 4 )根據(jù)(I)至(3 )中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)用裝置，還包括引導(dǎo)單元，光學(xué)探頭可拆卸地連接至引導(dǎo)單元，該引導(dǎo)單元被配置為將從光源單元發(fā)射的光引導(dǎo)至所連接的光學(xué)探頭；以及第二探測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從連接至引導(dǎo)單元的光學(xué)探頭發(fā)射的光的輸出，其中，計(jì)算單元被配置為基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與由第二檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性。(5)根據(jù)(4)所述的醫(yī)用裝置，其中，計(jì)算單元被配置為基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度，通過利用所獲得的相關(guān)性計(jì)算從光學(xué)探頭出射的光的輸出。( 6 )根據(jù)(5 )所述的醫(yī)用裝置，還包括顯示單元，被配置為顯示由計(jì)算單元計(jì)算的、從光學(xué)探頭出射的光的輸出；以及操作單元，被配置為能夠接收用于調(diào)整從光源單元發(fā)射的光的輸出的操作。
(7) 一種治療裝置，包括
半導(dǎo)體激光器；
引導(dǎo)單元，光學(xué)探頭的一端可拆卸地連接至引導(dǎo)單元，該引導(dǎo)單元被配置為將來自半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)至一端；
校準(zhǔn)單元，當(dāng)校準(zhǔn)光學(xué)探頭時(shí)光學(xué)探頭的另一端被插入校準(zhǔn)單元，該校準(zhǔn)單元被配置為檢測(cè)來自另一端的光的輸出；以及
計(jì)算單元，被配置為當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與由校準(zhǔn)單元所檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性，而當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得相關(guān)性。
(8) 一種評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法，包括
將光引入光學(xué)探頭的一端；
將光從光學(xué)探頭的另一端導(dǎo)出；以及
基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得每個(gè)光學(xué)探頭的所引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。
(9)根據(jù)(8)所述的評(píng)價(jià)光學(xué)探 頭的方法，還包括
在引入光學(xué)探頭的光是激光的情況下，基于近似線性函數(shù)的計(jì)算獲得所引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。
(10) 一種校準(zhǔn)方法，包括
將來自半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)入光學(xué)探頭的一端；
檢測(cè)來自光學(xué)探頭的另一端的光的輸出；以及
當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與所檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性，而當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得相關(guān)性。
本公開包含于2011年10月19日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2011-229444的主題，將其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變形，均應(yīng)包含在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用裝置，包括光源單元，被配置為能夠發(fā)射被引導(dǎo)入光學(xué)探頭的、至少包括自然發(fā)射光的光；第一檢測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從所述光源單元出射的光的強(qiáng)度；以及計(jì)算單元，被配置為基于由所述第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似非線性函數(shù)的計(jì)算，以用于所述光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用裝置，其中，所述光源單元包括半導(dǎo)體激光器，并且所述計(jì)算單元被配置為在所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射包括激光的光的情況下，基于由所述第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似線性函數(shù)的計(jì)算，以用于所述光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用裝置，其中，所述計(jì)算單元被配置為基于來自所述半導(dǎo)體激光器的激光振蕩閾值電流，確定所述半導(dǎo)體激光器是發(fā)射包括所述自然發(fā)射光的光，還是發(fā)射包括所述激光的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用裝置，還包括引導(dǎo)單元，所述光學(xué)探頭可拆卸地連接至所述引導(dǎo)單元，所述引導(dǎo)單元被配置為將從所述光源單元發(fā)射的光引導(dǎo)至所連接的所述光學(xué)探頭；以及第二探測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從連接至所述引導(dǎo)單元的所述光學(xué)探頭發(fā)射的光的輸出，其中，所述計(jì)算單元被配置為基于近似所述非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得由所述第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度與由所述第二檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)用裝置，其中，所述計(jì)算單元被配置為基于由所述第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度，通過利用所獲得的所述相關(guān)性計(jì)算從所述光學(xué)探頭出射的光的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用裝置，還包括顯示單元，被配置為顯示由所述計(jì)算單元計(jì)算的、從所述光學(xué)探頭出射的光的輸出；以及操作單元，被配置為能夠接收用于調(diào)整從所述光源單元發(fā)射的光的輸出的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用裝置，其中，所述非線性函數(shù)是二次函數(shù)。
8.一種治療裝置，包括半導(dǎo)體激光器；引導(dǎo)單元，光學(xué)探頭的一端可拆卸地連接至所述引導(dǎo)單元，所述引導(dǎo)單元被配置為將來自所述半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)至所述一端；校準(zhǔn)單元，當(dāng)校準(zhǔn)所述光學(xué)探頭時(shí)所述光學(xué)探頭的另一端被插入所述校準(zhǔn)單元，所述校準(zhǔn)單元被配置為檢測(cè)來自所述另一端的光的輸出；以及計(jì)算單元，被配置為當(dāng)所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自所述半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與由所述校準(zhǔn)單元所檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性， 而當(dāng)所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得所述相關(guān)性。
9.一種評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法，包括將光引入光學(xué)探頭的一端；將光從所述光學(xué)探頭的另一端導(dǎo)出；以及 基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算，獲得每個(gè)光學(xué)探頭的所引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法，還包括 在引入所述光學(xué)探頭的光是激光的情況下，基于近似線性函數(shù)的計(jì)算獲得所引入的光的強(qiáng)度與所導(dǎo)出的光的輸出之間的相關(guān)性。
11.一種校準(zhǔn)方法，包括 將來自半導(dǎo)體激光器的光引導(dǎo)入光學(xué)探頭的一端； 檢測(cè)來自所述光學(xué)探頭的另一端的光的輸出；以及 當(dāng)所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光時(shí)基于近似線性函數(shù)的計(jì)算來獲得來自所述半導(dǎo)體激光器的光的強(qiáng)度與所檢測(cè)到的光的輸出之間的相關(guān)性，而當(dāng)所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射自然發(fā)射光時(shí)基于近似非線性函數(shù)的計(jì)算來獲得所述相關(guān)性。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)用裝置、治療裝置、評(píng)價(jià)光學(xué)探頭的方法和校準(zhǔn)方法，其中，根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種醫(yī)用裝置，包括光源單元，被配置為能夠發(fā)射被引導(dǎo)入光學(xué)探頭的、至少包括自然發(fā)射光的光；第一檢測(cè)單元，被配置為檢測(cè)從光源單元出射的光的強(qiáng)度；以及計(jì)算單元，被配置為基于由第一檢測(cè)單元檢測(cè)到的光的強(qiáng)度進(jìn)行近似非線性函數(shù)的計(jì)算，以用于光學(xué)探頭的校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)A61N5/067GK103054588SQ20121038732
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者大木智之, 箱守志穗 申請(qǐng)人:索尼公司