新型二氧化碳點陣激光治療系統(tǒng)的研制

甘新平伍學明許小強李成毅*

新型二氧化碳點陣激光治療系統(tǒng)的研制

甘新平①伍學明②許小強②李成毅②*

目的：設(shè)計國內(nèi)領(lǐng)先的新型二氧化碳點陣激光治療系統(tǒng)，實現(xiàn)準確控制點陣激光的輸出，從而得到良好的臨床治療效果。方法：利用單片機控制激光電源，通過激光功率反饋系統(tǒng)、獨特的光束傳輸及點陣系統(tǒng)保證點陣激光的劑量，使用激光瞄準器將激光準確定位，最終得到準確的點陣激光。結(jié)果：新型二氧化碳點陣激光治療系統(tǒng)可對準患者操作部位進行瞄準定位，具有2～3種焦距的鏡片，并可實現(xiàn)矩形、三角形、圓形等圖形點陣激光。結(jié)論：該系統(tǒng)成功克服國內(nèi)激光點陣輸出比較粗糙、不能準確控制點陣輸出及色沉嚴重等缺點，得到良好的臨床治療效果。

二氧化碳；點陣；激光；治療系統(tǒng)

[First-author's address]Department of Equipment Management, Guangnin County People’s Hospital, Guangnin 526300, China.

“哪里哪里，我這點國文還是家傳的。臺灣日治后，強力推行日文教育，剛開始的時候，還允許民間開私塾教國文，后來私塾統(tǒng)統(tǒng)關(guān)了，只能到學堂學日語用日文。我祖父心有不甘，關(guān)門授教，規(guī)定凡潘家子孫必學國文。我的國文就是小時跟祖父學的。”潘云用手指在桌子上比劃著兩個繁體字：國文。

超脈沖CO2激光自上市以來在皮膚科得到了廣泛的應(yīng)用，但對一些痤瘡、疤痕和疤痕體質(zhì)的外傷、疤痕以及瘢痕的修復(fù)極為困難。采用超脈沖激光雖然有很好的療效，但手術(shù)過程很困難，一是無法控制治療區(qū)域的能量；二是治療區(qū)域均勻性差。

利用激光在皮膚上平均地打上微細的小孔，繼而引起一連串的皮膚生化反應(yīng)，達到緊膚、嫩膚及祛除色斑的效果。由于點陣激光治療只會覆蓋部分皮膚組織，新打上的小孔又不會互相重疊，所以部分正常皮膚得到保留，加快復(fù)原。患者可以在4～5 d后回復(fù)正常生活。激光治療安全性高, 可治療身體的任何部位, 適應(yīng)癥包括痤瘡疤痕、淡化消除色斑，手術(shù)、外傷及燙傷性疤痕，黃褐斑、皮膚異色癥、皺紋、皮膚松弛、光老化皮膚等。

目前，我國缺乏大量的林業(yè)資源保護管理專業(yè)人才。大部分員工在高中或以下受教育。受過高等教育的管理人員嚴重短缺，只有少數(shù)受過本科或高等教育的管理人員。這在很大程度上是因為我國林業(yè)發(fā)展空間尚未得到充分開發(fā)，許多專業(yè)人士認為沒有發(fā)展空間，因此很難留住專業(yè)人才，加上林業(yè)資源保護管理崗位具有流動性的特點，所以效率不是很高。管理水平很低。

1 CO2點陣激光治療系統(tǒng)

近年來，點陣激光臨床應(yīng)用文獻的報道較多，但點陣激光生產(chǎn)廠家主要有美國Cynosure、Quqnta System公司以及以色列Alna公司，我國雖然也有相關(guān)的點陣激光，但均為利用多孔面具技術(shù)，將普通激光投影到皮膚上以產(chǎn)生點陣的效果，并非真正意義的點陣激光，點陣輸出比較粗糙、不能準確地控制點陣輸出，色沉嚴重，臨床效果不佳[1-3]。

對去細胞處理后保存有神經(jīng)基底膜管的實驗組大鼠股神經(jīng)皮支和肌支行拉曼光譜分析，顯示股神經(jīng)皮支和肌支波峰出現(xiàn)位置無差異，主要含有脂類和蛋白質(zhì)及微量核酸（見圖6）。

為了取得良好的治療效果，能夠得到可以精確控制劑量與位置的真正意義上的CO2點陣激光。本研究利用單片機控制激光發(fā)射的功率大小及發(fā)射時間，由激光功率反饋系統(tǒng)保證系統(tǒng)穩(wěn)定的功率輸出，采用獨特設(shè)計的七關(guān)節(jié)導光臂與點陣頭產(chǎn)生激光光斑，通過激光瞄準系統(tǒng)對患者操作部位進行瞄準和定位，從而達到準確控制點陣激光輸出、取得良好的臨床治療效果的目的。

激光電源可以給出兩種工作模式：連續(xù)和脈沖工作模式(如圖2所示)。當激光管工作為連續(xù)方式時，高壓開關(guān)“閉合”，激光電源供給激光管持續(xù)電流，激光管連續(xù)發(fā)射激光。

2 材料與方法

MTT法結(jié)果表明，敲減Fascin后的CaSki細胞在24、48、72、96 h在A490 nm的值均降低，而陰性對照慢病毒對CaSki細胞在A490 nm的值沒有影響（表2）。敲減Fascin可以明顯降低CaSki細胞增殖能力（P＜0.05）。

2.2.3 主控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)實現(xiàn)CO2點陣激光治療系統(tǒng)對激光劑量與位置的精確控制。紅光所指示位置為CO2激光燒灼之處，可根據(jù)光斑直徑的大小選擇2～3種焦距的鏡片，并可產(chǎn)生矩形、三角形、圓形等圖形的穩(wěn)定形狀激光，實驗結(jié)果如圖6所示。

圖1 新型CO2點陣激光治療系統(tǒng)工作流程

其實現(xiàn)原理如圖4所示:分光鏡既可以通過CO2激光，又可以反射波長為650 nm的紅色半導體激光，通過光路調(diào)整，可以將紅色半導體激光束和CO2激光束在分光鏡上完全重合，在手術(shù)過程中操作者可以將紅色半導體激光束對準患者操作部位進行瞄準定位，然后再控制CO2激光發(fā)射，紅光所指示位置就是CO2激光燒灼之處。

系統(tǒng)的主要組成有：激光器、激光器電源、主控制系統(tǒng)、激光功率反饋系統(tǒng)、激光瞄準器、光束傳輸及點陣系統(tǒng)。

2.2.1 激光器

系統(tǒng)采用封閉內(nèi)腔式CO2激光管，諧振腔采用光束選模技術(shù)，使激光管產(chǎn)生一種類似于TEMee模，但其峰值功率要遠大于TEMee模的新型光束，同時改變激光管內(nèi)氣體成分及充氣比，使激光管更適合脈沖輸出。為提高作用于組織上的激光輸出功率和提高到達組織上的單個脈沖能量，系統(tǒng)采用高功率的TEM CO2激光管，并通過小孔將其衍射部分濾出，使其輸出達到最佳值。

2.2.2 激光電源

2.1 新型二氧化碳點陣激光治療系統(tǒng)原理與工作流程

系統(tǒng)的激光電源采用獨特的PWM控制技術(shù)，在使用內(nèi)環(huán)保證穩(wěn)壓的同時，又通過智能恒流源模塊來實現(xiàn)精密外環(huán)控制，從而即使是在外接電網(wǎng)電壓波動較大的情況下仍然能保證流過激光管的電流恒定不變，為激光管輸出功率恒定奠定基礎(chǔ)。

純下亞段為淺水灘壩砂體沉積，主要巖性為泥灰?guī)r、油頁巖及白云質(zhì)泥巖夾薄層砂巖、灰質(zhì)砂巖，孔隙性與滲透性差，孔隙度為6%～18%，滲透率為（0.1～20）×10-3μm2。

圖2 激光電源電路

噢，噢，你瞧我又弄混了。吳小哥不好意思地把兩只手扣在了一起。每當我給他糾正的時候，他就把兩只手扣在一起，露出羞怯的神情。更多的時候，我會順著他的思路跑下去。

主控系統(tǒng)包括：單片機控制部分和觸摸屏顯示/輸入部分。其中單片機是主控系統(tǒng)的“心臟”，其受控對象主要是激光電源，根據(jù)操作者在液晶觸摸屏上設(shè)置的參數(shù)來對激光電源進行控制，從而控制激光發(fā)射功率大小及發(fā)射時間。液晶觸摸屏承擔控制系統(tǒng)的顯示/輸入功能，使用者不僅可以通過液晶觸摸屏直接設(shè)置治療參數(shù)，還可以調(diào)用存儲器內(nèi)各種治療程序。

2.2.4 激光功率反饋系統(tǒng)

在激光發(fā)射過程中，由光功率探測器和分光鏡實現(xiàn)光功率在線實時反饋(如圖3所示)。CO2激光通過分光鏡時，約有5%的CO2激光被反射到光功率探測器上，光功率探測器將探測到的激光功率信號轉(zhuǎn)變成電信號，此電信號經(jīng)過放大由數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成CPU可以識別的數(shù)字信號，這樣控制系統(tǒng)就可以根據(jù)操作者設(shè)定的輸出功率及反饋的實際功率進行比較，若有差異可迅速調(diào)整，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定的功率輸出。

圖3 激光功率反饋系統(tǒng)

2.2.5 激光瞄準器

由分光鏡和半導體激光器構(gòu)成的CO2激光瞄準器，由于波長為10.6 mm的CO2激光是人眼不可見光，因此醫(yī)生進行手術(shù)時非常不方便。使用激光瞄準系統(tǒng)，可以先對患者操作部位進行瞄準和定位，激光發(fā)射后燒灼的部位則是預(yù)先瞄準定位的部分，極大增加了手術(shù)的安全性。

2.2 新型CO2點陣激光治療系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計

圖4 激光瞄準器

2.2.6 光束傳輸系統(tǒng)及點陣

點陣激光的導光系統(tǒng)是采用獨特設(shè)計的七關(guān)節(jié)導光臂與點陣頭而成(如圖5所示)。首先將激光在到達掃描頭前端壓縮到光斑直徑8 mm平行光通過點陣頭使激光在晶片以均勻光束向輸出方向發(fā)出，根據(jù)光斑直徑的大小選擇2～3種焦距的鏡片，按照疤痕大小，實現(xiàn)對矩形、三角形、圓形等圖形的穩(wěn)定形狀激光，因此是整形醫(yī)學上一個跨越式發(fā)展[5]。

圖5 點陣激光導光系統(tǒng)

3 討論

3.1 測試結(jié)果

由表1看出，2個數(shù)據(jù)集前8個主成分均能夠很好地表達不同等級煙葉的近紅外光譜信息，其累計方差貢獻率分別為97.70%和98.16%。因此，使用得到的8個主成分信息進行分類，能夠大大降低計算復(fù)雜度。

在傳統(tǒng)的連續(xù)波CO2激光的基礎(chǔ)上,將這些光束排列成點陣狀，并組成不同的圖形。這種激光稱為點陣激光。由于CO2激光具有較好的熱刺激性和表皮氣化功能，對表皮的嫩膚作用較為明顯而成為近年來點陣激光的發(fā)展方向。點陣激光可以排列得較密，因此點陣激光可用于表皮剝脫手術(shù)如皮膚瘢痕的治療[4](如圖1所示)。

圖6 點陣激光導光系統(tǒng)測試結(jié)果

3.2 結(jié)論

根據(jù)測試數(shù)據(jù)來看，該系統(tǒng)產(chǎn)生的矩陣激光可以按照瘢痕大小進行精確調(diào)控，該系統(tǒng)產(chǎn)生的點陣激光對瘢痕進行治療。操作者可控制激光發(fā)射功率大小和發(fā)射時間，將紅色半導體激光束對準患者操作部位進行瞄準定位，通過調(diào)節(jié)鏡片可調(diào)節(jié)激光大小及形狀。因此該系統(tǒng)可廣泛的應(yīng)用在激光治療領(lǐng)域并達到良好的治療效果[6-10]。

在超脈沖CO2激光基礎(chǔ)上設(shè)計出的國內(nèi)先進水平新型治療系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點。

我們國家近十幾年來中小學校不斷推廣尤其在發(fā)達的沿海形成北京、上海、深圳、杭州、武漢等地創(chuàng)辦不同的社會實踐基地，深圳市寶安區(qū)有社會實踐基地但主要任務(wù)是接受來自深圳各個中學生來體驗陶瓷拉坯、陶瓷盤泥、陶瓷繪制、陶瓷燒成、陶瓷樣品觀賞推動這一片區(qū)對陶瓷發(fā)展拓寬將起到一定的作用。

(1)改變傳統(tǒng)CO2激光治療模式，使其在剝脫深度治療區(qū)域，剝脫疏密方面全部實現(xiàn)自動控制。具有光斑小、損傷輕、功能齊全的優(yōu)勢。

(2)系統(tǒng)重量輕，操作方便，在擴展功能后不需要更換點陣頭。而美國科以人公司的產(chǎn)品在功能改變、焦距改變后需要重新更換手具，既加大成本，又使操作不方便。

建立縣、鎮(zhèn)、村三級實體化運行的土地流轉(zhuǎn)服務(wù)平臺，承擔信息發(fā)布、主體引進、審核發(fā)證（土地流轉(zhuǎn)經(jīng)營權(quán)證）、合同簽證、檔案管理等職能，三級服務(wù)組織已對外發(fā)布流出土地面積信息3.09萬公頃，需求土地面積1.69萬公頃，累計流轉(zhuǎn)土地面積5.29萬公頃，占總流轉(zhuǎn)面積的71.8%。同時，依托服務(wù)組織，開發(fā)農(nóng)村土地承包和流轉(zhuǎn)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了土地承包和流轉(zhuǎn)的信息化管理。

(3)互換性強，可選用玻璃式激光器，也可選用射頻式激光器，擴展了客戶的選擇空間。

(4)發(fā)散角可選，增加了治療系統(tǒng)的適應(yīng)癥，可以滿足不同用途的需求。

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Development of a new fractional carbon dioxide laser treatment system

GAN Xin-ping, WU Xue-ming, XU Xiao-qiang, et al

Objective: To design a leading fractional carbon dioxide laser treatment system in China to get a satisfied treatment effect. Methods: Using SCM to control the power supply of laser. Then the laser sight determine position of fractional laser was produced by the laser power-feedback system and the fractional laser delivery system . By using this system, we could get well controlled for fractional laser and got a satisfied treatment effect. Results: Using this system, we could control fractional laser dose and permitted localized treatments. We could also get 2-3 different focal length of mirror slices and various shapes and sizes of fractional laser. Conclusion: The new carbon fractional dioxide laser treatment system overcomes the failure of products made in China that the laser is rough and can not be accurately controlled. By this new system, we can get a satisfied treatment effect. [Key words] Carbon dioxide; Laser; Fractional; Treatment system

1672-8270(2012)08-0023-04

TH773

A

甘新平,男，(1959- ),大專，主管技師。廣東省廣寧縣人民醫(yī)院器械科主任, 從事醫(yī)療器械維修管理工作。

2012-04-22

①廣東省廣寧縣人民醫(yī)院器械科 廣東 廣寧 526300

②廣州市第十二人民醫(yī)院設(shè)備科 廣東 廣州 510620

*通訊作者：13602796369@139.com

China Medical Equipment,2012,9(8):23-26.