医用激光自动跟踪扫描治疗仪.pdf

本发明属于激光器的应用。
    鲜红斑痣又称为血管瘤，是一种常见的良性皮肤肿瘤，发生在口腔颌面部超过60%，严重影响患者面容美观。目前采用激光束治疗，已取得明显疗效。但是病变区内激光扫描照射均限于手工操作，手工操作的均匀性较差，造成病变区出现花斑，操作人员的眼睛有一定的损害。

    本发明的目的是通过控制坐标传动机构，完成体表病变区手术的自动跟踪和扫描。

    图一为X-Y坐标传动机构的结构图。图中A为X-Y步进电机，B为导轨，C为滑块，D为传动轮。

    图二为体表病变子区图形数据的采集输入方法。

    图三为自动跟踪扫描的轨迹。

    图四为自动跟踪扫描系统原理图。

    本发明有X-Y坐标传动机构、传感器、微处理器控制系统和X-Y步进电机组成。所用传感器为至少一个一维位移传感器。本发明采用体表病变区图形数直接输入微处理器的方法，通过控制系统控制坐标传动机构，完成体表病变区手术的自动跟踪和扫描，减轻了激光对医务人员的危害和手工操作的负担，提高和改善了手术治疗的均匀性和疗效。

    下面简述本发明的原理，由于皮肤浅层血管瘤在皮肤表面呈鲜红或暗红色，病患部位各不相同，形状大小又各异。它实际上是一个三维的不规则体表图形问题。但是要解决三维图形的自动跟踪和扫描，将使坐标传动机构和自动控制系统很复杂。考虑到对于较大面积的鲜红斑痣的手术，原本就是分期分批地进行照射，不是一次完成。因此本发明采用划分体表病扫描子区治疗的方法是完全可行地，它将三维问题局部化后，简化为二维模型。这样就简化了自动化系统。为了解决体表病变子区图形数据的采集输入并实现自动跟踪扫描。本发明采用带有单个位移传感器的坐标传动机构和带有微处理器控制系统相结合的方法。即在X-Y坐标传动机构的扫描间距轴（定义哪个坐标轴均可）由步进马达慢速自动行驶的条件下，移动另一个扫描轴上的滑块。自动跟随体表病变子区图形边界一周。如图二所示，可以顺时针方向绕一周，也可逆时针方向绕一周，在微处理器控制下，每步进一个扫描间距，自动采集一个边界点数据，如此循环即可完成所需图形边界数据的自动输入。这种采用单传感器与微处理器控制系统相结合的图形输入方法非常简单有效，用这种方法可以方便地输入任意底色和任意病变子区的表面图形。传感器选用各种位移传感器都可以。如电阻式、电容式、电感式、变磁阻式、差动变压器式、光导式、数字式等。

    下面简述自动跟踪扫描系统的工作原理。由图4可以看出，医用激光自动跟踪扫描治疗仪有两部分组成。第一部分是带有单个位移传感器X-Y坐标传动机构。第二部分是带有微处理器的控制系统与输入输出接口电路构成。输出口是X-Y坐标步进马达驱动电路，输入口是状态开关和A/D转换电路。安装在扫描轴上的滑块（见图1）由步进马达驱动，在微处理器控制下，通过控制系统输出步进电机的脉冲驱动信号进行自动扫描。同时又由于在扫描过程中，通过传感器和输入口不断采集输入坐标位移信号并与开始手术扫描前上述采集到的相应扫描行的边界点数据进行比较，随时检查是否达到相应的边界位置，如果没有达到，继续自动扫描，如果刚好已达到，则步进一个扫描间距，这个动作由安装在另一个坐标轴上的步进电机完成。然后又进入另一条扫描线进行自动跟踪扫描。如此反复，直到扫完整个图形为止。图3是自动跟踪扫描的轨迹。

    本发明不仅控制方法简单，稳定可靠，而且对传感器和A/D转换器的精确要求降低，对传感器的线性度也没有要求，同一位置仅决定于A/D精度。这对简化自动控制系统是很有益的。这种系统与原有的激光治疗仪联结十分方便，对于有光纤头的氩离子，YAG激光等治疗仪都可适用，对于具有机械手的激光治疗仪联结也不受限制。