CN109999359B - 基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光治疗人体软组织病变的装置，特别涉及一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，解决了现有治疗装置输出激光平均功率高、无法实现全方位覆盖治疗的问题。该装置包括激光电源及控制系统和照射头；照射头为管状照射头和/或手持照射头；管状照射头内表面固定多个向内照射的第一半导体激光光源；手持照射头一端面固定多个向前照射的第二半导体激光光源；激光电源及控制系统通过电缆分别与第一半导体激光光源和/或第二半导体激光光源连接，控制单个或多个第一半导体激光光源和/或第二半导体激光光源产生脉冲输出和/或斩波输出和/或连续输出激光；第一半导体激光光源和第二半导体激光光源的激光波长为600‑1300nm，输出功率为10‑200mW。

Description

基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置

技术领域

本发明涉及一种激光治疗人体软组织病变的装置，特别涉及一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置。

背景技术

勃起功能障碍(ED)是男性常见疾病，不仅影响患者的生理、心理健康，同时还影响患者及配偶和家庭的生活质量，40-70岁男性ED患病率高达50％左右。目前认为ED的病因及危险因子包括年龄、吸烟、肥胖、饮食及高血脂、精神病、糖尿病、心血管疾病等。ED的病理生理学基础是血管内皮功能障碍，目前欧洲泌尿外科协会男性性功能障碍诊疗指南中ED的一线疗法包括使用5型磷酸二酯酶(PDE5)抑制剂，PDE5抑制剂通过抑制PDE5对环磷酸鸟苷(cGMP)的降解，增强一氧化氮(NO)的作用，使其作为第二信使在阴茎动脉及海绵体平滑肌细胞中发挥持久的作用，从而维持阴茎的长时间勃起。根据生物物理学中的低功率激光治疗理论，生物细胞中末端呼吸链氧化酶是600-1300nm的光受体，细胞受到光照可促进氧化酶和NO生成，可能与PDE5抑制剂有类似的作用，进而促进细胞和血管再生，从而达到治疗ED的目的。

低能量冲击波用于治疗男性勃起功能障碍，在临床中已有大量的实践，充分证明其安全有效，该方法为无创手术，有望从根本上修复ED病理损伤。海绵体的平滑肌细胞、内皮、神经等在阴茎勃起中发挥重要作用，ED模型大鼠海绵体的这些结构存在明显的病理损伤。研究证实低能量冲击波可显著修复以上病理损伤。但是目前，冲击波能量存在能量分布不均匀，能量进入人体后快速发散的缺点，治疗效率低下。

公开号为“CN1321101A”，公开日为“2001年11月7日”，发明名称为“特别是用于治疗阳痿的辐射治疗仪器”的中国专利中，公开了一种采用单一波长激光通过多个光纤输出，并以激光连续输出的方式照射阴茎达到治疗阳痿目的的治疗仪器。该发明中公开的激光波长在440-960nm之间，并指出照射在阴茎上的激光功率密度在每平方厘米20毫瓦到2000毫瓦之间。

上述公开号为“CN1321101A”的专利中所公开的技术方案存在诸多缺陷：其一，使用连续输出激光方式照射阴茎治疗阳痿，在连续输出激光平均功率较高时(如该文件所述每平方厘米2000毫瓦)，对阴茎软组织细胞会有潜在的损伤；在平均功率较低时(如该文件所述每平方厘米20毫瓦)，激光光子的有效穿透深度非常浅，无法对深层的阴茎软组织细胞产生所需的光子生物学作用效果。其二，该发明无法实现全方位覆盖治疗的效果。该治疗仪器只能将激光照射至阴茎体部，无法照射至阴囊下方的阴茎根和阴茎脚部分。从解剖学可以知道，阴茎根和阴茎脚的长度占据近50％的阴茎整体长度，也是阴茎血管供血的必经之路，该发明无法对阴茎根和阴茎脚进行治疗，从而在治疗男性勃起功能障碍时效果必然有限，甚至会出现无效的现象。其三，从人体软组织对激光的吸收状况可知，波长在960nm-1300nm波段的激光会有效地激发ATP、NO等生物化学因子的产生；尤其是一氧化氮(NO)的增强会降解对环磷酸鸟苷(cGMP)，抑制5型磷酸二酯酶(PDE5)，达到治疗阴茎勃起功能障碍的目的。其四，人体软组织对不同波长的吸收深度不同。由于阴茎海绵体、阴茎根和阴茎脚位于人体的不同部位，且软组织位于皮下深度也因人而异，使用不同波长的激光有助于优化激光在不同深度、不同组织中产生光子生物学的效果，而该发明仅使用单一波长激光是无法获得最佳疗效的。最后，由于半导体激光光源技术已日益成熟，可靠性和性能价格比是各种激光中极为优秀的，该发明中使用的单一激光通过光学机械装置耦合至多束光纤中的设计远不如使用单束或多束半导体激光直接照射更加经济和实用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其解决了现有治疗装置输出激光平均功率高、无法实现全方位覆盖治疗以及性价比低的技术问题，具有平均功率低、可对阴茎各部分全方位照射的优点。

本发明所采用的技术方案是，一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特殊之处在于：

包括激光电源及控制系统和照射头；所述照射头为管状照射头和/或手持照射头；

所述管状照射头内表面固定多个向内照射的第一半导体激光光源；

所述手持照射头一端面固定多个向前照射的第二半导体激光光源；

所述激光电源及控制系统通过电缆分别与多个第一半导体激光光源和/或多个第二半导体激光光源连接，并控制单个或多个第一半导体激光光源和/或第二半导体激光光源产生脉冲输出和/或斩波输出和/或连续输出激光；

所述第一半导体激光光源和第二半导体激光光源的激光波长均在600-1300nm范围内，输出功率均在10-200mW范围内；

多个所述第一半导体激光光源和/或多个所述第二半导体激光光源输出激光波长至少有两种或两种以上。

进一步地，还包括脚踏开关；

所述脚踏开关通过连接线与激光电源及控制系统连接，用于控制激光输出时间。

进一步地，所述第一半导体激光光源和第二半导体激光光源设置在透明硅胶、透明导热胶或透明聚氨酯膜内；

多个所述第一半导体激光光源被固定在铜或铝制金属筒上；

多个所述第二半导体激光光源被固定在铜或铝制金属件上。

进一步地，所述第一半导体激光光源和第二半导体激光光源均为激光二极管。

进一步地，所述激光二极管是侧面腔发光的普通半导体激光二极管，或垂直腔发光的半导体激光二极管。

进一步地，所述激光的频率在0.1Hz-1kHz可调、脉宽在1ms-10s可调、激光峰值功率在0-15W可调、平均功率不超过5W；

所述激光的波长为650nm、750nm、790nm、808nm、810nm、940nm、980nm中的两种或多种。

进一步地，所述管状照射头内轴向设置有1-2cm宽的无激光带。

进一步地，所述激光电源及控制系统包括依次连接的主控单片机、恒流/恒压控制器、半导体激光电源；

所述半导体激光电源通过电缆分别与多个第一半导体激光光源和多个第二半导体激光光源连接。

进一步地，所述激光电源及控制系统还包括人机交互界面；

所述人机交互界面与主控单片机连接。

进一步地，所述半导体激光电源为直流电源；所述人机交互界面为电容式触摸屏或电阻式触摸屏。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用600-1300nm激光作为激光治疗波长，提高了治疗男性勃起障碍的能力。

2.本发明采用的激光可在较高脉冲峰值功率下直接照射。因其平均功率较低，不会对人体产生热效应，使得治疗效果安全、有效、方便、舒适。并且光源控制主机体积小，方便移动及携带，有利于实际应用。

3.本发明采用管状照射头和手持照射头相结合，可对阴茎各部分全方位照射，避免了以前技术中无法照射阴茎根和阴茎脚的不足。

4.为避免激光照射在阴茎尿道部位，本发明在管状照射头内设置无激光带。

5.本发明使用半导体激光光源，经济实用，使用寿命在1万小时以上，整机系统稳定可靠，产品寿命长。

附图说明

图1是本发明实施例的原理图；

图2是本发明实施例中激光电源及控制系统内部连接关系，以及其与外部半导体激光光源连接关系的示意图；

图3是水和血红蛋白对光吸收的谱线；

图4是本发明实施例中激光输出方式采用脉冲输出方式时的激光脉冲序列示意图；

图5是本发明实施例中激光输出方式采用斩波输出方式时的激光脉冲序列示意图。

图中各标号的说明如下：

1-激光电源及控制系统，11-主控单片机，12-恒流/恒压控制器，13-半导体激光电源，14-人机交互界面，21-管状照射头，211-第一半导体激光光源，22-手持照射头，221-第二半导体激光光源，3-脚踏开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其结构包括激光电源及控制系统1和照射头；该照射头为管状照射头21和/或手持照射头22；管状照射头21内表面固定多个向内照射的第一半导体激光光源211；该第一半导体激光光源211设置在透明硅胶、透明导热胶或透明聚氨酯膜内，管状照射头21中的多个第一半导体激光光源211被固定在可散热的金属机械装置上，并向管状内照射激光光束。手持照射头22一端面固定多个向前照射的第二半导体激光光源221，激光出光口可以是一层透明硅胶、空气或其他对波长600-1300nm的光通过的窗口；第二半导体激光光源221设置在透明硅胶、透明导热胶或透明聚氨酯膜内，手持照射头22内的多个第二半导体激光光源221被固定在可散热的金属机械装置上，并向手持照射头22外照射激光光束。激光电源及控制系统1通过电缆分别与多个第一半导体激光光源211和/或多个第二半导体激光光源221连接，并控制单个或多个第一半导体激光光源211和/或第二半导体激光光源221产生脉冲输出和/或斩波输出和/或连续输出激光，其激光功率可调节。第一半导体激光光源211和第二半导体激光光源221的激光波长均在600-1300nm范围内，多个第一半导体激光光源211和/或多个第二半导体激光光源221输出激光波长至少有两种或两种以上，具体可采用650nm、750nm、790nm、808nm、810nm、940nm、980nm中的两种或多种。第一半导体激光光源211和第二半导体激光光源221的输出功率均在10-200mW范围内。

为有效散热，在本实施例中，多个第一半导体激光光源211通过焊接或压紧方式被固定在铜或铝制金属筒上；多个第二半导体激光光源221通过焊接或压紧方式被固定在铜或铝制金属件上。

本实施例中，上述第一半导体激光光源211和第二半导体激光光源221均为激光二极管，具体是侧面腔发光的普通半导体激光二极管，或垂直腔(VCSEL)发光的半导体激光二极管。

激光的频率在0.1Hz-1kHz可调、脉宽在1ms-10s可调、激光峰值功率在0-15W可调、平均功率不超过5W。

为避免激光照射在阴茎尿道部位，第一半导体激光光源211在管状照射头21内的分布可以是不均匀分布，例如在管状照射头21内轴向设置有1-2cm宽的无激光带。使用时可将阴茎尿道部分置于无激光带。为了便于适应不同的被照射体，另外一个设计是第一半导体激光光源211在管状照射头21内的分布是均匀的。治疗时，可将一个1cm左右宽的反光胶布沿阴茎尿道贴在阴茎上，或用遮光板挡住第一半导体激光光源211，以避免激光照射至阴茎尿道组织。

参见图2，上述激光电源及控制系统1包括人机交互界面14，以及依次连接的主控单片机11、恒流/恒压控制器12、半导体激光电源13；半导体激光电源13通过电缆分别与多个第一半导体激光光源211和多个第二半导体激光光源221连接。人机交互界面14与主控单片机11连接。通过人机交互界面14，使用者可方便控制第一半导体激光光源211和第二半导体激光光源221的激光输出特性，如特定的激光波长、激光输出功率或激光输出波形。上述半导体激光电源13为直流电源；人机交互界面14为电容式触摸屏或电阻式触摸屏。半导体激光电源13在主控单片机11的控制下对单个或多个第一半导体激光光源211和/或第二半导体激光光源221控制，并使其产生脉冲输出和/或斩波输出和/或连续输出，或关闭其激光输出。因此可对不同波长的激光，不同照射部位的激光进行所需的控制。

为了方便控制激光输出，本发明中的激光输出可按照临床需要设置包括照射方式、激光波长、激光输出功率等参数，包括预先设置照射时间，或通过脚踏开关3随时控制激光输出时间。脚踏开关3通过连接线与激光电源及控制系统1连接。

本发明原理：人体软组织对光有一定的吸收，且水和血红蛋白对不同波长的光的吸收率是不同的。当光子被软组织吸收后，会产生光子生物学作用。图3为水和血红蛋白对光吸收的谱线，其中两根垂直线之内为600-1300nm波段。这一波段的特点是光对血红蛋白和水的吸收特性都较低，因此能在组织中传输比较深，对深层次的组织治疗比较有利。这一波段又被称为诊疗窗口。生物细胞中末端呼吸链氧化酶是600-1300nm的光受体，细胞受到光照可促进氧化酶和NO生成，进而促进细胞、神经和血管再生，经多次无创照射，可改善阴茎勃起的生理机制，达到有效治疗男性勃起功能障碍(ED)的目的。

由于波长不同，对组织穿透深度也不同，使用波长600-1300nm的激光，通过NO生成，改善局部血液循环，促进新血管生成，治疗男性前勃起功能障碍。为了进一步增强光子生物学作用效果，本实施例采用脉冲的或斩波的激光输出方式，参见图4和图5，这两种激光输出方式的特点是在激光平均功率不高的情况下，可以获得较高的峰值功率，其光子生物学作用效果体现在较低的平均功率不会对所照射的软组织产生过多的热量而损坏软组织，同时较高的峰值功率可使有足够量的光子抵达较深的软组织，如阴茎海绵体下部、阴茎根和阴茎脚的深层部位。如在平均功率密度50mW/cm²的情况下，1％的占空比可获得5000mW/cm²的峰值功率密度。在经过皮肤、水、血液、阴茎海绵体上层软组织的散射、吸收后仍然有足够多的光子对阴茎海绵体下层组织产生所需的光子生物学作用效果。在脉冲或斩波工作状态下，使用者可根据需求设置激光输出的重复频率、脉冲宽度、和激光峰值功率。本实施例的激光频率在0.1Hz-1kHz可调，脉宽在1ms-10s可调，激光峰值功率在0-15W可调。系统工作时，使用者可根据临床需要，预先设置照射时间，或通过脚踏开关3随时控制激光输出时间。如图4和图5中所示，t0-t1和t2-t3为正常出光，t1-t2为停止出光。停止出光时激光没有输出。

为了同时治疗阴茎体和位于阴囊下方的阴茎根和阴茎脚，本实施例的照射头有两个，即一个可将阴茎体置于其中的管状照射头21，一个手持照射头22。管状照射头21内的多波长激光向内照射至阴茎体；手持照射头22中的激光向外照射，可用人工方式照射阴茎体、阴茎根和阴茎脚。

低能量激光在治疗疼痛、理疗、康复方面已经有广泛的应用，本发明的机理是通过不同波长低功率密度激光在脉冲模式、斩波模式、连续模式或这三种模式的组合模式下对阴茎内生物组织内照射，促成NO的生成，达到激光对阴茎内细胞的生物刺激作用，促进神经修复和血管再生，达到治疗ED的目的。

本发明的工作过程：

使用波长600-1300nm的激光，直接照射人体组织表面，将激光能量散射并传输至人体阴茎组织，进行勃起功能障碍的治疗。

利用600-1300nm激光可以被人体组织深层吸收的特性，照射到人体病变软组织，激光促进细胞生长、神经细胞生长、血管增生和NO合成增加，引导器官功能恢复，治疗男性勃起功能障碍。

照射在组织表面的激光可以是连续波(CW)输出，也可以是脉冲波输出，斩波输出，连续输出或这几种输出方式的组合输出，脉冲宽度从1ms-10s可调，脉冲频率从0.1Hz-1kHz可调。激光输出能量可调，以不损伤软组织为上限。

照射在组织表面的激光可以是固定剂量、固定程序输出特定剂量，或使用者根据临床需要自行设置激光参数，并通过脚踏开关3调整照射时间对患者进行治疗。

Claims (9)

1.一种基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：

包括激光电源及控制系统(1)和照射头；所述照射头为管状照射头(21)和/或手持照射头(22)；

所述管状照射头(21)内表面固定多个向内照射的第一半导体激光光源(211)；

所述手持照射头(22)一端面固定多个向前照射的第二半导体激光光源(221)；

所述第一半导体激光光源(211)和第二半导体激光光源(221)设置在透明硅胶、透明导热胶或透明聚氨酯膜内；

多个所述第一半导体激光光源(211)被固定在铜或铝制金属筒上；

多个所述第二半导体激光光源(221)被固定在铜或铝制金属件上；

所述激光电源及控制系统(1)通过电缆分别与多个第一半导体激光光源(211)和/或多个第二半导体激光光源(221)连接，并控制单个或多个第一半导体激光光源(211)和/或第二半导体激光光源(221)产生脉冲输出和/或斩波输出和/或连续输出激光；

所述第一半导体激光光源(211)和第二半导体激光光源(221)的激光波长均在600-1300nm范围内，输出功率均在10-200mW范围内；

多个所述第一半导体激光光源(211)和/或多个所述第二半导体激光光源(221)输出激光波长至少有两种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：

还包括脚踏开关(3)；

所述脚踏开关(3)通过连接线与激光电源及控制系统(1)连接，用于控制激光输出时间。

3.根据权利要求2所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：所述第一半导体激光光源(211)和第二半导体激光光源(221)均为激光二极管。

4.根据权利要求3所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：所述激光二极管是侧面腔发光的普通半导体激光二极管，或垂直腔发光的半导体激光二极管。

5.根据权利要求3所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：

所述激光的频率在0.1Hz-1kHz可调、脉宽在1ms-10s可调、激光峰值功率在0-15W可调、平均功率不超过5W；

所述激光的波长为650nm、750nm、790nm、808nm、810nm、940nm、980nm中的两种或多种。

6.根据权利要求2所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：所述管状照射头(21)内轴向设置有1-2cm宽的无激光带。

7.根据权利要求2所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：

所述激光电源及控制系统(1)包括依次连接的主控单片机(11)、恒流/恒压控制器(12)、半导体激光电源(13)；

所述半导体激光电源(13)通过电缆分别与多个第一半导体激光光源(211)和多个第二半导体激光光源(221)连接。

8.根据权利要求7所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：

所述激光电源及控制系统(1)还包括人机交互界面(14)；

所述人机交互界面(14)与主控单片机(11)连接。

9.根据权利要求8所述的基于多波长激光治疗男性勃起功能障碍的装置，其特征在于：所述半导体激光电源(13)为直流电源；所述人机交互界面(14)为电容式触摸屏或电阻式触摸屏。

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