[發(fā)明專利]使用脈沖激光器進行組織消融的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580037816.4
• 申請日: 2015-05-18
• 公開（公告）號: CN106794043B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設計）人: Y·扎巴爾;O·M·斯特恩;I·本奧倫
• 申請（專利權(quán)）人: 愛克斯莫醫(yī)療有限公司
• 主分類號: A61B18/24
• 分類號: A61B18/24;G02B6/36;G02B6/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;胡彬

用于使極高峰值功率激光器脈沖能夠通過光纖輸送而優(yōu)選以接觸模式用于消融程序的系統(tǒng)。該激光器有利地以355nm波長發(fā)射。其它系統(tǒng)使能選擇性去除血管內(nèi)的非期望的組織，同時最小化損壞其血管的風險，基于320至400nm激光波長的短激光脈沖的消融性質(zhì)的利用，利用導管施加到組織上的激光注量和力的、構(gòu)成導管的管的機械壁的選定參數(shù)。另外地，公開了校準此類導管的新穎的方法，這也實現(xiàn)了對消融過程的實時監(jiān)控。另外，公開了保護光纖出射面的新穎的方法。

技術領域

本發(fā)明涉及脈沖高功率激光器領域以及通過光纖輸送其輸出的問題，尤其是利用通過那些光纖傳輸?shù)哪芰坑糜诮M織消融。

背景技術

通過光纖輸送高脈沖激光功率被廣泛用于組織或其他目標的消融。對于這樣的消融程序，紫外(UV)光具有許多優(yōu)點，因為它被生物物質(zhì)和有機化合物很好地吸收。UV激光不是灼燒或切割材料，而是添加足夠的能量以破壞表面組織的分子鍵，其通過消融而不是灼燒以緊密控制的方式有效地分解成空氣。激光能量也被強烈吸收，并且導致溫度的急劇局部升高，并導致產(chǎn)生強的機械力，導致光聲和光熱消融。因此，在紫外線中發(fā)射的激光具有有用的性質(zhì)，使得它們可以去除表面材料的異常精細的層，幾乎不加熱或改變保持完好的周圍材料的剩余部分。通常使用在308nm發(fā)射的準分子激光器(XeCI)。然而，這種激光器體積大，需要仔細維護和頻繁校準，并且光束質(zhì)量差并且可能不穩(wěn)定。三次諧波，以355nm發(fā)射的Q開關Nd：YAG激光器也已經(jīng)用于這種UV消融程序。

為了獲得有效的組織消融，需要高于某閾值的流度，并且通常期望在低至10nsec范圍內(nèi)的脈沖中的50mJ/mm²量級的高峰值功率脈沖。這種注量的輸送對于光纖是非常具有挑戰(zhàn)性的，并且會由于選擇性加熱、等離子體產(chǎn)生、自聚焦或在出射面處裂紋的產(chǎn)生而導致在光纖的入射面或出射面處或在光纖本體中的損壞。為了克服這種損壞的挑戰(zhàn)，在現(xiàn)有技術中已經(jīng)提出了采用由激光器發(fā)射的高質(zhì)量光束并且在輸入到光纖之前均勻化光束以消除“熱點”的方法。已經(jīng)提出的一些這樣的方法包括：

(i)使用衍射光學元件(DOE)和耦合透鏡將激光器耦合到光纖。DOE使波束空間能量密度均勻化并消除激光器的“熱點”。DOE可以形成不同的形狀，包括適合于光纖束的輸入平面的不同形狀的正方形、圓形、矩形。已經(jīng)使用不同的耦合透鏡和DOE與耦合透鏡之間的不同距離，以便獲得不同的光斑尺寸。

(ii)使用微透鏡陣列來實現(xiàn)均勻光斑。還可以使用多于一個的陣列，以便實現(xiàn)更好的均勻性并避免由于子束干涉引起的熱點。可以通過改變間距尺寸和耦合透鏡焦距來操縱光斑的尺寸和形狀。這種用于執(zhí)行將高峰值功率激光脈沖耦合到光纖中的微透鏡陣列均化器已經(jīng)在T.Schmidt-Uhlig等人的、題為“New Simplified Coupling Scheme for theDelivery of 20MW Nd：YAG Laser Pulses by Large Core Optical Fibers”(發(fā)表于Applied Physics B，Lasers and Optics，卷72，第183-186頁(2001年))的文章中進行了說明。

(iii)使用多模光纖以使光束能量密度均勻化。正透鏡用于將激光束耦合到均化器光纖中，并且第二正透鏡用于將均化器光纖輸出成像到將光束傳送到消融目標的光纖中。一個方便的選擇是使用熔融石英纖維，其更適合于高功率傳輸。

(iv)使用脈沖對以實現(xiàn)從手術部位有效移除組織，其中第一脈沖“調(diào)節(jié)”組織，然后可以通過第二、通常更長的脈沖更容易地移除組織。與使用等效的單個脈沖相比，這種布置使得能夠以更少的對光纖的損壞來完成消融。這種方法在M.S.Feld等人的美國專利No.5,312,396，“Pulsed Laser System for the Surgical Removal of Tissue”中進行了說明。