风湿病激光免疫治疗机的整机设计

　　风湿病是一种以关节病变为主的全身性免疫系统疾病,对人体健康危害极大,是难以治疗和预防的一种疾病,而且发病率较高。风湿病的范畴极广,包括类风湿性关节炎、风湿性关节炎、痛风、脉管炎、退行性骨关节病等30多种疾病。

　　激光免疫疗法是利用激光的热效应对局部病变进行病变部位点式烧灼,致使微量免疫抗原体复合物存在于组织中,产生了类似注射疫苗的效果,从而有效的调节了机体的免疫机能。人体吸收红外激光的部分主要是皮肤和皮下组织,皮肤和皮下组织的末梢神经特别丰富,激光对病变部位皮肤组织点灼后,机体应急系统迅速反应激发机体神经—内分泌系统等,主动引起血管扩张,血流加快,新陈代谢旺盛,增强组织细胞的活性,加速代谢产物的排泄,从而达到改善微循环的目的。另外激光作用局部病变组织后,当即毁断痛感神经,消除疼痛症状。

　　整机设计

　　基于以上讨论的治疗方法的治病机理,CO2激光器输出远红外激光,且人体对CO2激光有着良好的吸收渗透作用,当激光能量密度在5J/cm2以下可用于照射穴位、经络[1],激光对生物组织的热作用与持续时间有关,即温度对生物组织的影响,不仅取决于温度的高低,还与该温度作用下的作用时间有关,若持续时间过长则会引起热损伤[2]。治疗机整机结构如图(1)所示:

　　1.开关电源的设计

　　由于本治疗机开始用较大CO2激光功率刺透皮肤,随后用小功率刺激生物组织,这就要既能保证大的功率输出,又要求具有1W的小功率稳定输出,这是一般CO2激光器电源达不到的,因此我们设计并制作了满足这一要求的开关电源。

　　开关电源电流调整采用PWM方式,因此在电流的整个调整范围内,电源输出峰值电压不变可使CO2激光管的输出最小维持电流大大降低,从而保证了CO2激光器小功率稳定输出,满足了临床需求。

　　由于需要微机控制开关电源,既控制激光功率随时间按一定规律变化,所以,开关电源设计了有与微机连接的接口。如图(2)。

　　2.光学系统

　　欲使CO2激光刺穿皮肤,需要设计一套完整的聚焦系统,减小聚焦斑点,避免不必要的组织损伤,本治疗机采用单模(TEM00)CO2激光器,因为单模激光器发散度小,因此容易得到较小的聚焦光斑[3]。

　　聚焦透镜的设计既需要考虑到聚焦斑点的尺寸,又要考虑到焦深,透镜焦距越短,聚焦斑点越小[3]。但焦深也很短,穿透深度浅,透镜焦距过大,尽管焦深长,但聚焦斑点大,能量密度低,需要更高的CO2激光输出功率,且增大了组织损伤,因此经过理论计算和实验,最终采用焦距为10cm的锗透镜,满足了临床要求。