CN112336995B - 一种可改善osahs和鼾症的激光理疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，主要包括控制单元、口腔固定器、与控制单元连接的激光模块、显示单元、探测单元；所述激光模块包括激光源、激光输出单元、指示光源；所述口腔固定器用于辅助撑开口腔并固定激光输出单元与口咽部的相对位置；所述探测单元用于探测用户口咽部状态并形成图像；所述显示单元用于显示探测单元反馈的口咽部图像，同时显示模拟气道图像；所述控制单元用于将模拟气道图像叠加至口咽部图像，拟合确定出需要激光理疗的目标区域，控制激光模块对目标区域的口咽部组织进行理疗。本发明可以使用户自行操作，居家进行激光理疗来改善气道状态，实现OSAHS及鼾症的缓解。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)是睡眠时上呼吸道某处或多处狭窄或阻塞而引起的反复发作的呼吸暂停和通气不足，临床表现有夜间睡眠打鼾伴呼吸暂停和白天嗜睡。由于呼吸暂停引起反复发作的夜间低氧和高碳酸血症，可导致高血压、冠心病、糖尿病和脑血管疾病等并发症，甚至出现夜间猝死。统计结果表明，OSAHS在各种呼吸系统综合征的发病率中排行第二，仅次于哮喘。该综合征可影响各年龄群体，据估计可影响2—4％的成年人，但在中年男性中更为常见。每5个成年人中就有1个中度OSAHS患者，并且每15人中就有1人患有中度至严重OSAHS，这种疾病给患者本人及家属带来了很大困扰。
OSAHS的发生与多个因素有关，最主要的原因是咽部扩张肌肉扩张力的下降(例如颏舌肌功能障碍)和肌肉吸气和呼气活动的共济失调。已有研究及临床实验证明，激光治疗鼾症及OSAHS是一种安全、无创、无痛的非手术治疗手段。该方法采用激光照射刺激口腔粘膜，使粘膜上皮重构，粘膜固有层胶原蛋白变性收缩，胶原纤维及弹性纤维再生重塑，可使粘膜收紧、粘膜弹性增加，从而实现气道的扩大和咽部肌肉扩张力提升，改善OSAHS症状。
现有技术提出一种用于粘膜组织的非烧蚀治疗的激光系统，可用于鼾症及OSAHS的治疗，例如公开号US 2012/0179229A1的专利公开的激光系统方案：This object issolved by a laser system comprising a laser source for generating a laserbeam and a control unit and a hand piece for manually guiding the laser beamonto a target area.该方案包括激光源、控制单元和用于将激光引导至目标区域的手具。在对于鼾症的治疗方面，该方案采用的方法为：With respect to snoring,the proposedinvention introduces a minimally invasive,non-ablative laser system andmethod that has the following advantages:no anesthesia—no needles；No pre orpost-op pain,Three 15minutes sessions over 2months；Immediate results from the1st day(more than 50％reduction)；No anesthesia or premedication is needed；Patients can restart their routine life immediately；No special therapy orcare after the laser treatment is needed.方案提出通过手具使脉冲激光照射至粘膜处，在2个月内进行了3个疗程的照射，每次治疗时间15分钟，且患者在第一次照射后就产生了明显的收紧效果。
该专利说明书中采用的方法为在第1、15、45天进行照射治疗，但临床实验的结果表明，往往需要更多次的治疗才能达到预期效果。也就是说，现有方案的激光系统，虽然能够起到扩张气道、改善OSAHS和鼾症的作用，但是需要在较长的时间周期内进行多次治疗，也就需要患者频繁前往医院就医，花费大量的时间和精力。另外，现有方案的激光系统，采用手具将激光引导至需要治疗的目标区域，治疗全程由医生手持手具操作，手具与治疗处的相对位置靠医生主观控制，需要患者在治疗过程中保持固定的姿势不动，同时医生持续保持精神集中，避免激光辐射至其它位置引起不良后果。
为了解决现有技术方案中存在的不便之处，结合激光治疗方法无创、治疗结束后无需特殊护理、安全性高等特点，亟需提供一种适合家用的激光理疗仪，用户可以自行操作，居家进行激光理疗来改善气道状态，从而实现OSAHS及鼾症的缓解。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，能够使用户自行操作，居家进行激光理疗来改善气道状态，从而实现OSAHS及鼾症的缓解。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，主要包括控制单元、口腔固定器、与控制单元连接的激光模块、显示单元、探测单元；
所述激光模块包括激光源、激光输出单元、指示光源，用于产生激光信号并辐射至目标区域，及输出标引光信号以指示和标定接受理疗的目标区域；
所述口腔固定器用于辅助撑开口腔并固定激光输出单元与口咽部的相对位置；
所述探测单元用于探测用户口咽部状态并形成图像；
所述显示单元用于显示探测单元反馈的口咽部图像，同时显示模拟气道图像；
所述控制单元用于将模拟气道图像叠加至口咽部图像，拟合确定出需要激光理疗的目标区域，控制激光模块对目标区域的口咽部组织进行理疗。
在本发明一个较佳实施例中，所述指示光源的输出端与激光源的输出端位于同一条直线上，且指示光源输出的指示光与激光源输出的激光沿相同路径传播。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光输出单元设置有用于改变出光方向的光学元件组，由控制单元控制光学元件组中的光学元件的移动和旋转。
进一步的，所述光学元件组包括机械转轴、第一反射镜、第二反射镜；
所述第一反射镜与入射光线成45°夹角，用于将入射光线方向改变90°，使入射光线传播至第二反射镜；
所述第二反射镜固定在机械转轴上；
所述机械转轴用于驱动第二反射镜进行三维旋转，且转动方向受控制单元控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述口腔固定器位于激光输出单元的前端，且包裹在激光输出单元的外围，与激光输出单元之间采用卡扣固定。
在本发明一个较佳实施例中，所述口腔固定器上设置有压力感应装置、在位检测装置和压板结构。
在本发明一个较佳实施例中，所述探测单元包括探测光源、光学成像元件，探测光源发出的信号光照射至用户口咽部被光学成像元件探测。
进一步的，该理疗仪还包括用于对控制单元输出紧急停止命令并切断设备输出信号的急停按钮，按下急停按钮可立刻切断设备的输出信号，避免操作异常或其它特殊情况发生时对用户造成伤害。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过探测单元探测口咽部状态，并通过显示单元显示口咽部图像，通过拟合模拟气道图像，利用图像识别在口咽部图像上拟合正常的气道，从而辅助标识需要治疗的组织位置，便于用户标定激光理疗的目标区域；
(2)本发明具有口腔固定器，使激光输出端与理疗区域的相对位置保持固定，避免由于用户身体移动或误操作等原因，导致激光辐射至目标区域外的位置，造成伤害；
(3)本发明通过改变激光输出单元光学元件的角度控制出光方向，即可在完成目标区域标定后自动调整激光照射至对应位置，根据标定点设置出光方向，实现自动化激光理疗；
(4)本发明通过探测成像、气道拟合、口腔固定、根据标定位置自动控制出光方向的方法，确保用户操作的安全性，适合作为家用理疗设备，便于OSAHS患者日常理疗，改善症状。
附图说明
图1是本发明可改善OSAHS及鼾症的激光理疗仪一较佳实施例的结构框图；
图2是所述可改善OSAHS及鼾症的激光理疗仪的原理框图；
图3是所述光学元件组的结构示意图；
图4是目标区域标定的示例图,；
图5是所述口腔固定器的结构示意图；
图6是所述口腔固定器与激光输出单元的连接示意图。
附图中各部件的标记如下：1、激光源，2、激光输出单元，21、第一反射镜，22、第二反射镜，23、机械转轴，3、探测单元，4、显示单元，5、指示光源，6、控制单元，7、口腔固定器，71、口腔撑开器，72、卡扣，8、急停按钮，9、模拟气道轮廓，10、目标区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，包括控制单元6、与控制单元6连接的激光模块、显示单元4、探测单元3、急停按钮8，还包含配件，用来辅助操作及安全防护，如口腔固定器7可辅助撑开口腔并固定激光输出单元与口咽部的相对位置，防护眼镜/面罩用于保护用户安全，防止激光直射造成伤害等。其中，防护眼镜/面罩的作用是滤除激光输出单元输出波段的光信号，避免激光误照射至人眼引起损伤。
所述激光模块包括激光源1、激光输出单元2，激光源1用于产生激光信号，激光输出单元2与激光源1相连接，用于导出激光源1产生的激光并辐射至目标区域10。所述激光输出单元2设置有用于改变出光方向的光学元件组，由控制单元6控制光学元件组中的光学元件的移动和旋转。结合图3，所述光学元件组包括机械转轴23、第一反射镜21、第二反射镜22；其中，第一反射镜21与入射光线成45°夹角，用于将入射光线方向改变90°，使入射光线传播至第二反射镜22，光线经第二反射镜22反射后，从激光输出单元2的输出口输出。第二反射镜22固定在机械转轴23上，机械转轴23可驱动第二反射镜22进行三维旋转，机械转轴23的转动方向受控制单元6控制，即通过控制单元6控制机械转轴23的旋转，可以改变反射镜22的反射面方向，从而改变光线的出射方向和照射位置。
进一步的，所述激光模块还包括指示光源5，用于输出标引光信号，以指示和标定接受理疗的目标区域。指示光源5的输出端与激光源1的输出端位于同一条直线上，且指示光源5输出的指示光与激光源1输出的激光沿相同路径传播，即指示光源5指示的位置即为激光理疗的目标区域。优选的，指示光源5输出的指示光为绿色可见光，可方便用户观察并确认标定位置。
所述显示单元4用于显示探测单元3反馈的口咽部图像，同时显示模拟气道图像。显示单元4受控制单元6控制，除了显示探测单元3反馈的图像外，还会显示模拟气道图像，使用户在标定、理疗的过程中可以持续观察口咽部状态。
所述探测单元3用于探测用户口咽部状态并形成图像，包括探测光源、光学成像元件，光学成像元件如CCD或CMOS等，探测光源发出的信号光照射至用户口咽部，再被光学成像元件探测。探测单元3位于激光输出单元2的输出口附近，可固定于激光输出单元2前端或设置在口腔固定器7上。
结合图5和图6，所述口腔固定器7用于辅助撑开口腔并固定激光输出单元2与口咽部的相对位置。具体的，口腔固定器7包括口腔撑开器71和卡扣72，其中口腔撑开器71用于辅助用户撑开口腔。口腔固定器7位于激光输出单元2的前端，且包裹在激光输出单元2的外围，其与激光输出单元2之间采用卡扣72固定。口腔固定器7为可更换配件，不同的用户可根据自己的口腔大小选用适配的口腔固定器7。
进一步的，所述口腔固定器7上可以设置压力传感/感光单元，口腔固定器7与激光输出单元2连接处的卡扣71上设置在位检测装置，只有当检测到口腔固定器7置于用户口腔且口腔固定器7与激光输出单元2正确连接时，激光输出单元2可以输出激光信号，否则激光输出单元2不输出。同时，控制单元6与口腔固定器7连接，接收口腔固定器7上的传感信息，确认用户是否佩戴口腔固定器7。口腔固定器7前端还可以设置压板结构，用于固定用户的舌头，以便于口咽部的探测，同时避免理疗过程中阻碍激光辐射。
所述急停按钮8用于对控制单元6输出紧急停止命令并切断设备输出信号，按下急停按钮可立刻切断设备的输出信号，避免操作异常或其它特殊情况发生时对用户造成伤害。
所述控制单元6用于将模拟气道图像叠加至口咽部图像，拟合确定出需要激光理疗的目标区域10，控制激光模块对目标区域的口咽部组织进行理疗。具体的，所述激光源1、激光输出单元2、探测单元3、显示单元4、指示光源5均受控制单元6控制。其中，激光源1受控制单元6的控制产生激光信号，并反馈温度、功率信息给控制单元6；激光输出单元2根据控制单元6的指令调整光线输出方向，从而改变光线照射位置；探测单元3受控制单元6的控制发出探测光并进行探测，同时向控制单元6反馈探测结果；显示单元4接收控制单元6的信号显示对应的图像；指示光源5根据控制单元6的控制产生指示光信号。另外，急停按钮8可向控制单元6发出指令并切断输出信号，按下急停按钮8时，设备关闭一切输出，控制单元6接收紧急停止指令后执行关闭激光源1等控制。
所述激光理疗仪的工作原理即控制及信号传输方法为：
(1)控制单元6接收口腔固定器7上的传感信息，确认用户是否佩戴口腔固定器7；
(2)控制单元6向激光源1发出控制信号，控制激光源1按照设定参数产生激光信号，同时，激光源1将温度、激光功率等状态参数反馈至控制单元6；
(3)控制单元6控制激光输出单元2中光学元件的角度从而控制出光方向；
(4)当确认指示光位置为理疗的目标区域时，激光输出单元2将标定位置参数反馈给控制单元6，并由控制单元6记录；
(5)控制单元6控制探测单元3发出探测光、探测用户口咽部，探测单元3再将探测信息传输至控制单元6；
(6)控制单元6控制显示单元4显示探测单元3反馈的探测结果图像以及模拟气道图像；
(7)控制单元6向指示光源5发出控制信号，控制指示光源5发出指示光信号；
(8)控制单元6还连接急停按钮8，在急停按钮8闭合时，控制单元6接收紧急停止指令并执行关闭激光源1等控制。
所述激光理疗仪的工作流程如下：设备上电后，各单元初始化。探测单元3及显示单元4启动，检测到用户佩戴口腔固定器7后，探测单元3反馈用户口咽部探测结果，再通过显示单元4显示图像。控制单元通过预设算法在用户口咽部图像上拟合模拟气道，并通过显示单元4显示。随后，在用户的指令下，控制单元6控制指示光源5发出指示光，并记录用户标定的目标区域位置信息。标定完成后，控制单元6根据设置参数控制激光源1发出激光信号，并根据标定的位置信息控制激光输出单元2中的机械转轴使激光信号辐射至目标区域。
具体的使用方法如下：设备上电后，用户首先佩戴口腔固定器7并戴好相应护具(如防护眼镜)，然后打开探测单元3，进行口咽部探测，并通过显示单元4观察探测结果，再通过控制单元6将模拟气道图像叠加至口咽部图像上，位于模拟气道内部的软腭后缘、腭舌弓黏膜组织即为需要通过激光理疗收紧的目标区域。接下来，打开指示光源5，通过显示单元4观察指示光照射的部位，用户通过控制单元6调整激光输出单元2的出光方向，当指示光照射至目标区域时，确认定位。标定完成后，使激光源1发出激光，设备将按照上一步设定的目标区域位置进行理疗，并在到达设定时间后结束理疗。理疗过程中，如用户感到不适，可立刻按下急停按钮8停止理疗。
具体地，目标区域标定的示例如图4所示，其中，虚线所示为模拟气道轮廓9，位于虚线内部的上颚粘膜组织即为需要进行激光理疗的目标区域10，通过激光照射使目标区域中的粘膜组织收紧即可实现扩大气道的目的，从而改善鼾症及OSAHS症状。模拟气道图像可通过输入用户的相关身体参数(如年龄、性别、身高、体重、颈围等)在设备预先存储的数据库中自动匹配，也可以根据医生建议获取气道直径等参数。出于安全考虑，自动匹配的模拟气道的参数选择应尽量保守，例如可改善用户症状的最小气道大小，避免激光理疗的目标区域过大，激光辐射至其它区域造成损伤。
本发明通过探测成像、气道拟合、口腔固定、根据标定位置自动控制出光方向的方法，确保用户操作的安全性，适合作为家用理疗设备，便于OSAHS患者日常理疗，改善症状。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，主要包括控制单元、口腔固定器、与控制单元连接的激光模块、显示单元、探测单元；
所述激光模块包括激光源、激光输出单元、指示光源，用于产生激光信号并辐射至目标区域，及输出标引光信号以指示和标定接受理疗的目标区域；
所述口腔固定器用于辅助撑开口腔并固定激光输出单元与口咽部的相对位置；
所述探测单元用于探测用户口咽部状态并形成图像，探测单元位于激光输出单元的输出口附近，固定于激光输出单元前端或设置在口腔固定器上；
所述显示单元用于显示探测单元反馈的口咽部图像，同时显示模拟气道图像；
所述控制单元用于将模拟气道图像叠加至口咽部图像，拟合确定出需要激光理疗的目标区域，控制激光模块对目标区域的口咽部组织进行理疗；
所述模拟气道图像通过输入用户的相关身体参数在设备预先存储的数据库中自动匹配，和/或根据医生建议获取气道直径相关参数。
2.根据权利要求1所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述指示光源的输出端与激光源的输出端位于同一条直线上，且指示光源输出的指示光与激光源输出的激光沿相同路径传播。
3.根据权利要求1所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述激光输出单元设置有用于改变出光方向的光学元件组，由控制单元控制光学元件组中的光学元件的移动和旋转。
4.根据权利要求3所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述光学元件组包括机械转轴、第一反射镜、第二反射镜；
所述第一反射镜与入射光线成45°夹角，用于将入射光线方向改变90°，使入射光线传播至第二反射镜；
所述第二反射镜固定在机械转轴上；
所述机械转轴用于驱动第二反射镜进行三维旋转，且转动方向受控制单元控制。
5.根据权利要求1所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述口腔固定器位于激光输出单元的前端，且包裹在激光输出单元的外围，与激光输出单元之间采用卡扣固定。
6.根据权利要求1所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述口腔固定器上设置有压力感应装置、在位检测装置和压板结构。
7.根据权利要求1所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，所述探测单元包括探测光源、光学成像元件，探测光源发出的信号光照射至用户口咽部被光学成像元件探测。
8.根据权利要求1至7任一项所述的可改善OSAHS和鼾症的激光理疗仪，其特征在于，还包括用于对控制单元输出紧急停止命令并切断设备输出信号的急停按钮。
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