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当代化工研究
edar
百家争鸣
2017.08
基于印D阵列的智能光动力牙周炎治疗仪设计
*刘舞张媛媛赵淑文
（林医药学院生物医学工程学院青林132102）
摘要：光动力疗法在牙周美治疗的领域中是一项创新的治疗概念，分析了现有牙周美治疗方法的优缺点，研究了牙周美治疗仪的总体设计方案，给出了牙周炎治疗仅硬件结构设计和软件设计，为牙周突治疗提供了一个精准智能的实施方案，
关键词：LED；光动力；牙周炎中图分典号：R
文献标识码：A
TheDesignof IntelligentPhotodynamic PeriodontitisTherapyBasedonLEDArray
LiuWu,ZhangYuanyuan,Zhao Shuwen
(School of Biomedical Engineering Jinlin Medical College,Jilin,132102)
Abstracf:Photodynamic therapy is an innovarive zherapeutic concepr in the treazment of periodonritis, the advanfages and disadvantages of rhe freatment of periodonritis are analyzed, rhe ovenall desigr of periodontitis treatment instrmenf was sfadied, zhe harchware strictarre design and sofiware design of periodontitis freatment instrmenf ane given, which providing an accaurafe and intelligent implementation plan for periodontitis freatment
Key words: LED:; photodynamic: periodonitis
1.引言
牙周炎是一种普避的由革兰阴性专性庆氧菌引起的口腔疾病，机械刮治配合抗生素容易产生耐药性，光动力疗法在牙周炎治疗的领域中是一项创新的治疗概念，对病灶注射光敏染剂溶液，生物膜与细菌选择性地受到光感物质染色，使用适当波长能量密度的光进行照射，产生单重态氧和自由基，破坏细菌的组织结构从而杀灭细菌，该疗法不具侵入性、可重复操作、安全性高，能够从根本上解决细菌耐药性间题，因此是牙周病的一个良好的治疗手段。由于光动力治疗牙周炎仪器参数设置精准，治疗过程中对医疗人员的操作水平要求也非常高，光源的可靠性与稳定性直接影响治疗的有效性和安全性。传统的治疗仪器多为手持式，治疗精度有限，对医疗人员的操作水平要求也很高，长时间治疗容易产生疲劳，而且大多数患者不能一次性治愈，而要记求每名思者整个治疗过程的各项指标、治疗参数、治疗效果。因此，研制一种能够智能化控制和记录的光动力牙周炎治疗仪是非常有必要的。
2.基于LED阵列的智能光动力牙周炎治疗仪总体设计
(1)光敏刺的选取
第二代叶琳类光敏剂甲苯胺蓝（ToluidineBlue0，TBO）和亚甲基蓝（MethyleneBlue，MB）是较为常用的种植体周围炎和慢性牙周炎的光敏剂。甲苯胶蓝主要被用于体外实验，与亚甲基蓝相比，其对Pg、Aa和梭形杆菌的杀灭率更高。而亚甲基蓝目前主要用于临床研究，商品化的临床光动力试验盒亚甲基蓝已经在国外上市。因此，选取亚甲基蓝作为光敏剂。
(2)光源的选取
光源的选择主要考患两大因素：①光敏剂的吸收波谱：②光的波长和穿透深度。当光激剂的吸收光谱和光源的峰值波长范围达到最佳的匹配时，光动力疗法才能实现最佳灭菌效果。同时光源波长直接决定光的组织穿透能力，
般波长越长，光的穿透力越强。一般来讲，用于光动力灭菌万方数据
法的激发光波长在630nm到750nm之间，穿透能力不足1c，对机体的损伤小，可以重复进行多次治疗。发光二极管（LED）等技术的发展，其性能已经越来越稳定，相比于传统的激光，非激光光源具有体积小，重量轻，成本低，输出功率大等优势，使其成为光动力疗法中光源的一种新选择。光源LED报选用LEDENGIN公司的LZ4系列，波长在630-660nm 附近。采用单片机作为控制芯片。系统设计成模块化，通过对单片机编程主要实现定时、模式转换和显示功能。
(3)功能设计
()设计智能控制系统，通过智能控制系统对治疗过程数据参数实施精准的智能控制，确保治疗的安全性和有效性。
②设计制氧装置，通过光动力与氧的结合，能够有效的提升牙周炎的治疗效果。
③设计三维立体成像单元，生成三维立体图像，与共享资源进行比对，为诊断治疗提供可靠依据，
①基于网络大数据构建治疗数据库，通过互联网实现多台治疗仪的数据共享、技术交流和远程视频会诊，为多台治
疗仪进行实时管理与控制提供了必要手段和可靠保证。 3.基于LED阵列的智能光动力牙周炎治疗仪结构设计
该治疗仪由人机交互单元、主机、空间定位机构和治
疗机构组成。人机交互单元主要显示治疗仪状态参量和系统工作参数。空间定位机构由四段组成，位于主机机架上方，与主机机架和治疗机构相连接，用于调整治疗机构的空间位置。主机由主控制单元、氧气控制单元、光动力控制单元、探头控制单元和三维立体成像单元构成，主机中的主控制单元为工业计算机，主控制单元与其它控制单元组成智能控制系统，可以通过主控单元的网络模块连接互联网，通过互联网实现多台治疗仪的资源共享，以及治疗仪与治疗仪之间的互联互通。治疗机构由控制机构、治疗探头、扩口器和咬合板组成，是整个治疗仪的核心器件。探头上设置氧气喷嘴，光照单元和三维立体成像单元，探头后端设置弯曲控制机构和伸缩控制机构，使探头能够精确照射口腔中的任意位置，