[发明专利]一种基于荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头

说明书

本发明公开了一种基于荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头。针对传统激光热疗温度监测延迟高、加热效果差、器件体积过大、易造成二次伤害等问题提出了一种基于荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头。通过入射激光照射集成在探头顶端的具有荧光测温与光热效应的稀土掺杂材料达到升温与实时温度检测的目的，为了增强导热能力，在其中加入增强热导率的纳米导热材料。热量通过探头尖端传送至病变组织，探头上涂覆的热传导材料能够提高探头的热导率。同时在温度升高后针状探头尖端会形变为柱状，减少尖的探头对于组织的二次伤害。本发明体积小，可实时监测温度，升温效果好，能够达到低成本安全治疗的目的。

技术领域

本发明涉及一种基于稀土发光材料荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头。

背景技术

激光热疗是利用激光热效应的一种治疗方法，通过光纤将激光传送到患者需要治疗的部位，使被照射的生物组织温度升高，从而杀死病变细胞。激光热疗具有创伤面积小、可控性高、疗效好、 恢复快等优点。近年来已用于肝、脑、子宫等部位的肿瘤治疗中。但是传统激光热疗存在温度监控延迟，加热效果差，治疗器件体积过大，间接导热物质有毒性、易残留等问题。温度监控延迟会造成激光所产生的热量通过肿瘤细胞传递到周围健康的组织细胞，从而导致局部组织温度过高危害健康组织细胞安全，或者达不到治疗温度，无法达到理想治疗效果。加热效果差表现在传统激光照射升温速率低，增加了导热的时间，一方面不利于杀灭肿瘤细胞，另一方面长时间照射会将针对肿瘤细胞的热量传递给健康细胞，从而提升了治疗的风险。能够满足低延迟温度监测与升温速度快的器件体积过大，无法达到微创的治疗效果。因此选择合适的材料与探头结构对激光光热治疗意义显著。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头。本发明中探头尖端在穿刺进入组织后，通过激光对内部填充材料进行激发，由于材料良好的光热效果能够迅速升温，在其中加入的纳米导热材料提高了导热率，增强了导热能力。热量通过探头涂覆的石墨烯材料使热量快速传导，随着温度上升，形状记忆合金制成的探头尖端发生形变，由针状尖端变为筒状，减少对组织细胞的二次穿刺伤害。热量通过探头尖端扩散至人体组织内，通过高温杀死病变组织细胞实现光热治疗的目的。为了实时监控加热效果，通过稀土发光材料的荧光测温法进行温度监测。稀土发光材料在外部激光的激发下发出荧光，并随着温度的上升发光强度改变。填充材料所发出的荧光可通过测温光纤传输至外部探测器，经过信号解调后通过荧光强度比值法实现荧光测温，以此来达到测温与温度监测的目的。为防止反射的激光进入测温光纤，在测温光纤内部刻有光栅消除反射的激光。本发明具有创伤小，光热效果好，温度监测精度高，实时性好等优点。

实现本发明的技术方案为：

一种基于荧光测温和光热效应的激光光纤热疗探头，分为金属壳体和探头尖端两部分；

金属壳体内部容纳测温光纤、激光光纤，用于保护和固定光纤；探头尖端采用形状记忆合金材质，提供穿刺人体组织和形变能力，探头尖端的内表面涂覆有石墨烯涂层，内部填充光热复合材料；所述的光热复合材料包括具有荧光测温与光热效应的稀土掺杂材料和用于增强热导率的纳米材料；测温光纤用于传输荧光，测温光纤内部设有光栅用于消除反射的激光，激光光纤用于传输激光，激光通过传输光纤照射到光热复合材料后，光热复合材料发出荧光并释放热量，热量通过导热的石墨烯涂层扩散至探头尖端外部区域，荧光被测温光纤收集，传输至外部探测器后经信号解调，从而实现实时温度监测传感。

所述的金属壳体长度为50 mm-100 mm，直径为1 mm-3 mm，厚度为0.1 mm-1 mm；所述的壳体外壳材质为金属银、金属铂、金属金、或医用不锈钢。

所述的探头尖端采用形状记忆合金材质，形变温度以下形状为针状，形变温度及以上形变为柱状，形变温度为45 ℃-70 ℃。