基于ARM的LED光熱治療系統(tǒng)設(shè)計(jì)與初步實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光熱治療是一種以光和熱為主要物理因子的理療方法，通過(guò)特定波長(zhǎng)的光照射人體組織產(chǎn)生的光化學(xué)效應(yīng)和熱效應(yīng)來(lái)治療皮膚疾病、婦科疾病以及淺表部位的癌癥等疾病。光熱治療具有無(wú)創(chuàng)、副作用小的優(yōu)點(diǎn)，而且可以和其他治療方法相結(jié)合，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。光熱治療中的熱效應(yīng)會(huì)引起組織溫升，溫度可以反映了組織對(duì)光的吸收情況。對(duì)于某些疾病而言，只有在一定溫度閾值范圍之內(nèi)，光熱治療才能達(dá)到預(yù)期的治療作用。因此溫度直接反應(yīng)了光熱治療的效果，是臨床治療中需要控制

2、的參數(shù)?？刂平M織的溫升可以引導(dǎo)光熱治療，使其更加安全有效，但是一般的光熱治療儀器都缺少對(duì)組織溫度控制的功能。
　　 為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光熱治療過(guò)程中照射部位組織的溫度，本文基于ARM920T架構(gòu)的S3C2440和Linux嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了溫度可控的LED光熱治療系統(tǒng)。大功率LED的性能隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展得到了很大進(jìn)步，是光熱治療輻射光源的理想選擇。系統(tǒng)硬件由LED陣列光源驅(qū)動(dòng)部分、溫度采集部分、微處理器部分以及人機(jī)交互部分組成。

3、針對(duì)大功率LED陣列的特性和發(fā)光要求，以LM3406芯片為核心的恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到了1.2A并且具有PWM調(diào)光功能；紅外測(cè)溫模塊TN901采用熱電堆傳感器采集目標(biāo)溫度，通過(guò)SPI接口將溫度信號(hào)傳輸給微處理器S3C2440；S3C2440外圍電路包括的串口、USB接口、JTAG接口以及液晶觸摸屏模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信、調(diào)試、數(shù)據(jù)傳輸和人機(jī)交互。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件GUI兩部分，驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)硬件設(shè)備的需要編寫，應(yīng)用軟件在Qt

4、Creator集成開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)。用戶界面分為光熱治療參數(shù)設(shè)置界面、PID控制界面和溫度曲線繪制界面。本文根據(jù)光熱治療中人體組織對(duì)溫度控制的要求，對(duì)傳統(tǒng)的PID算法進(jìn)行了改進(jìn)，加入了積分分離環(huán)節(jié)。由目標(biāo)溫度和TN901采集的組織溫度通過(guò)積分分離PID算法計(jì)算PWM信號(hào)的占空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)LED輸出的光功率密度，實(shí)現(xiàn)了組織溫度的精確控制。
　　 完成LED光熱治療系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，通過(guò)萬(wàn)用表和激光能量計(jì)測(cè)量了不同。PWM占空比下的LED工