CN103610464A - 一种使用led对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于口腔医疗和照明技术领域，具体涉及一种使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法及其装置。本发明使用660nm波长的LED配合亚甲基蓝光敏剂产生活性氧，杀灭牙周炎患处的致病菌，从而达到治疗牙周炎的目的。本发明所述装置利用自由曲面透镜准直光束，菲涅尔透镜聚焦光束以及使用光纤来进行光能量传导，实现将LED发出的光照射于口腔患处的微小区域。本发明使用LED光源替代激光光源牙周炎进行，在同样能满足疗效的前提下，免除了激光器昂贵的制造成本、节省能耗损失，提高了使用寿命。另外，由于LED具有体积小重量轻的特点，本发明能广泛地应用于便携式的口腔光动力治疗之中。
Description
技术领域
本发明属于口腔医疗和照明技术领域，具体涉及一种使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法，和一种将LED发出的光从光纤中导出以实现对牙周炎患处进行照射的光学装置。
背景技术
全身或局部应用抗生素合并机械刮治是牙周治疗的传统和经典手段，同时也被认为是治疗牙周疾病的可靠手段。但另一方面，在菌斑生物膜中的细菌被菌斑基质保护免于受到抗生素的侵袭，同时也降低了药物敏感度。更有甚者，频繁的使用抗生素会导致细菌耐药性的增加。近年来，口腔医学界开始寻求其他的抗微生物方法。光动力疗法指的是，通过特定波长光的照射，使组织吸收的光敏剂发生光化学反应，在有氧环境下，激发态的光敏剂将能量传递给周围的氧分子，而生成活性氧例如单态氧或者羟基自由基，这些活性氧能与相邻的生物大分子发生氧化反应，产生很强的细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。在牙周炎治疗方面，光动力疗法对于抗菌素耐药和抗菌素敏感的菌群有相同的效用，而且重复的光敏剂使用也不会导致选择性的耐药产生，甚至有学者发现耐药菌对光动力疗法更敏感，这对于治疗本身具有多重药物耐性的牙周细菌的病人是十分有利的。同时，抗生素作用面积大，使用过程中将影响到未受感染区域的微生物群落，而光动力疗法具有组织选择性，不会造成较大面积的不良影响。另外，由于在光动力疗法治疗过程中不产生口腔创伤，使用传统疗法无效的白血病人或许也将受益于此。
近年来,激光光源被广泛地应用于光动力疗法治疗中。然而,目前开发的所有激光器, 包括第一代典型的如CO2激光器、He-Ne激光器和YAG激光器, 以及新一代的半导体激光器,由于制作原理和实用价值的原因,局限了其在生物医学方面的应用。从原理上看，激光装置输出光的波长有限、光谱半宽峰很窄（只有1-2nm）以及光束较细导致辐射面积太小，有时反而不利于治疗；从实际使用看，激光装置的电源设计复杂、能量消耗大且转化效率很低。第一代激光器均需要复杂的循环散热系统才能工作，而半导体激光器由于技术含量高、开发成本高、价格昂贵、使用寿命较短、极容易由于静电原因等原因也限制了它的广泛应用。
LED是有半导体材料制成的光电器件，可将电能转换为光能，具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等显著特点。虽然LED在口腔领域已被广泛用于照明和光固化光源，然而在光动力疗法应用方面的研究实例却较少。与激光器相比较，作为光动力疗法的光源，已开发的LED在波长、发光强度等方面也毫不逊色。目前的LED所能实现的发光波长几乎涵盖了远紫外到远红外整个区段的光谱，峰值波长越来越稳定，可以稳定在±2nm，半波带宽达到±10nm。单颗LED的光效已经超过100lm/W，橙红色LED所产生的光通量相当于4mW 左右的氦氖激光器。同时，LED结构简单、电源小巧、价格低廉，在家庭便携PDT的推广上，有着传统激光器所无法比拟的优势。有文献试验结果表明，使用特殊波长LED配合光敏剂对牙周炎致病菌进行光照，可有效杀灭病菌。本方法采用660nmLED配合亚甲基蓝LED对口腔患处进行10-40mW/cm2的照射，从而达到治疗牙周炎的目的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种使用特殊波长LED配合相应光敏剂对口腔牙周炎进行治疗的方法，并提供了将LED发射光从光纤中引出以照射患处的光学装置。
本发明提出的一种使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法，具体步骤如下：
(1)将亚甲基蓝光敏剂滴注于口腔患处；
(2)利用单片机产生PWM控制信号，调节波长为660nm，光谱半宽度为20nm的LED光源的光输出，LED光源发出的光依次经过自由曲面透镜、菲涅尔透镜及光纤，照射于口腔患处上；
(3)根据不同的照射功率密度，照射一定时间后关闭LED光源，洗去口腔中的残余光敏剂。
本发明中，LED光源照射时的功率密度为10-40mW/cm2。
本发明针对新型光敏剂的强烈吸收带一般在650-850nm之间，吸收带宽度通常为10-20nm，选用了峰值波长为660nm，光谱半宽度为20nm的LED作为光动力治疗的光源。
本发明中，选用的光敏剂为亚甲基蓝，该光敏剂的强烈吸收带位于660nm附近，具有高的光能量吸收与转移到底态氧分子的能力。
本发明中，LED光源由单片机产生的PWM信号驱动，通过调节占空比，实现对口腔患处进行10-40mW/cm2功率密度的照射治疗。
本发明提出的一种实施使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法的装置，包括LED光源1、自由曲面透镜2、菲涅尔透镜3、光纤4、壳体5和细钢管6，其中：自由曲面透镜2和菲涅尔透镜3均位于壳体5内，LED光源1固定于壳体5一侧，自由曲面透镜2、菲涅尔透镜3和LED光源1的光轴处于同一直线上；光纤4一端位于壳体5内，另一端伸出壳体5外，且套于细钢管6内，另一端；LED光源1发出的光经过自由曲面透镜2准直，经过准直的光线再被菲涅尔透镜3聚焦在光纤4的前端面；光能量经过光纤4的传输，从后端面中射出，照射于口腔患处。
本发明中，所述LED光源连接单片机。
本发明中，所述包覆着光纤4的细钢管6弯曲角度为55-65°，弯曲半径为18-22mm，在方便于口腔中使用的前提下，尽量减少光纤中的光能损失。
本发明的有益效果在于： LED具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等特点。使用LED光源替代激光光源牙周炎进行，在同样能满足疗效的前提下，免除了激光器昂贵的制造成本、节省能耗损失，提高了使用寿命。另外，LED具有体积小重量轻的特点，能广泛地应用于便携式的口腔光动力治疗之中。
附图说明
图1是本发明使用LED进行口腔牙周炎治疗方法的示意图。
图2是本发明所述治疗装置的结构示意图。
图3是本发明所述治疗装置的光路部分结构的整体示意图。
图4是图3中A-A的剖面结构示意图。
图中标号：1为LED光源，2为自由曲面透镜，3为菲涅尔透镜，4为光纤，5为壳体，6为细钢管，7为电池，8为单片机，9为光学系统。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：图1是本发明使用LED进行口腔牙周炎治疗方法的示意图。首先将亚甲基蓝光敏剂滴注于病人的牙周炎患处。使用单片机产生PWM控制信号，调节波长为660nm的LED的光输出功率密度为10-40mW/cm2。LED发出的光经过前述的光学系统的准直、聚焦入射到光纤前端面，再从后端面出射。将由细钢管包覆的光纤伸入患者口腔中，使光照射于牙周炎患处上，并与光敏剂发生光化学反应，产生活性氧物质，杀死患处的牙周炎致病菌。根据不同的照射功率密度，照射一定时间后关闭LED光源，并洗去口腔中的残余光敏剂。
使用的光敏剂为亚甲基蓝，其光谱的强烈吸收带位于660nm附近。使用单片机C0851F330产生PWM控制信号，使LED工作于脉冲驱动下，并通过调整信号占空比，来调节LED的输出功率。
如图2-图4所示，所述装置包括LED光源1、自由曲面透镜2以及菲涅尔透镜3，被固定在壳体5内，所述光学系统9由自由曲面透镜2以及菲涅尔透镜3、光纤4和外壳5组成，LED光源1、自由曲面透镜2以及菲涅尔透镜3光轴处于同一直线上；细钢管6包覆着光纤4。LED光源4发出的光经过自由曲面透镜2准直。经过准直的光线再被焦距为20mm的菲涅尔透镜3聚焦在光纤4的前端面。包覆着光纤4的细钢管6弯曲角度为60°，弯曲半径为20mm，在方便于口腔中使用的前提下，尽量减少光纤中的光能损失。
Claims (5)
1.一种使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将亚甲基蓝光敏剂滴注于口腔患处；
(2)利用单片机产生PWM控制信号，调节波长为660nm，光谱半宽度为20nm的LED光源的光输出，LED光源发出的光依次经过自由曲面透镜、菲涅尔透镜及光纤，照射于口腔患处上；
(3)根据不同的照射功率密度，照射一定时间后关闭LED光源，洗去口腔中的残余光敏剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于LED光源由单片机产生的PWM信号驱动，通过调节占空比，实现对口腔患处进行10-40mW/cm2功率密度的照射治疗。
3.一种实施如权利要求1所述的使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法的装置，其特征在于包括LED光源(1)、自由曲面透镜(2)、菲涅尔透镜(3)、光纤(4)、壳体(5)和细钢管(6)，其中：自由曲面透镜(2)和菲涅尔透镜(3)均位于壳体(5)内，LED光源(1)固定于壳体(5)一侧，自由曲面透镜(2)、菲涅尔透镜(3)和LED光源(1)的光轴处于同一直线上；光纤(4)一端位于壳体(5)内，另一端伸出壳体(5)外，且套于细钢管(6)内；LED光源(1)发出的光经过自由曲面透镜(2)准直，经过准直的光线再被菲涅尔透镜(3)聚焦在光纤(4)的前端面；光能量经过光纤(4)的传输，从后端面中射出，照射于口腔患处。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述LED光源(1)连接单片机。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述包覆着光纤(4)的细钢管(6)弯曲角度为55-65°，弯曲半径为18-22mm。
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