專利名稱：外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及應(yīng)用于切除、穿透或治療生物組織的傳送激光輻射的儀器，尤其涉及有效并準(zhǔn)確地將激光輻射傳送到生物組織預(yù)定位置上的儀器。
現(xiàn)有技術(shù)的描述在眼科學(xué)、耳鼻喉學(xué)、婦科學(xué)、皮膚病學(xué)和整形外科學(xué)中已經(jīng)很好地確立了激光的外科應(yīng)用，在有些情況中已經(jīng)使用了二十多年。在治療心血管疾病方面激光也已經(jīng)得到很好認(rèn)可。激光器的類型很多，與使用它們的過程有關(guān)，對(duì)于給定過程激光器的選擇取決于激光-組織學(xué)相互作用(這一現(xiàn)象已經(jīng)作了廣泛報(bào)道)和這種相互作用所要的結(jié)果。參見M.J.C.van Gemert和A.J.Welch的“熱激光醫(yī)學(xué)中時(shí)間常數(shù)”，外科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的激光，9，p405-421(1989)和J.L.Ratz的“激光物理學(xué)”，臨床皮膚醫(yī)學(xué)，13，p11-20(1995)，這里將其引作參考。激光器的類型可以分為紫外(193-351nm)、可見光波長(zhǎng)(400-700nm)和紅外(700-100,000nm)三類。通常采用可見光激光器，如氬(488-514nm)、閃光燈抽運(yùn)染料(510nm)、銅蒸氣(578nm)和綠寶石(694nm)作有選擇光熱分析，例如血管和色素沉著損害的光致凝結(jié)。可見光范圍的激光可以利用許多傳統(tǒng)的光學(xué)技術(shù)來傳送，包括折射透鏡和石英光纖?？梢姽鈧魉拖到y(tǒng)的例子在Ebling等人，美國(guó)專利5,207,673，“與醫(yī)用激光器一起使用的光纖裝置”、Murray等人，美國(guó)專利5,495,541，“帶有高數(shù)值孔徑曲面波導(dǎo)的光學(xué)傳送裝置”和Ohsawa，美國(guó)專利5,530,780，“光纖激光器傳導(dǎo)和擴(kuò)散裝置”中提供，這里將其內(nèi)容引作參考。紫外(UV)激光器或激子激光器，包括氟化氬(193nm)和氟化氪(248nm)，主要用在光折射角膜切除術(shù)，燒蝕角膜組織。也有報(bào)道激子激光器用于皮膚的燒蝕(見R.J.Lane等人，“皮膚的紫外激光燒蝕”，Arch.Dermatol.-121p.609-617，1985年5月)。
可見光、紫外和近紅外激光已經(jīng)與外科手術(shù)尖端相組合，提供對(duì)應(yīng)用激光輻射的準(zhǔn)確控制和/或提供使切口附近血液凝結(jié)的裝置。Auth等人的美國(guó)專利4,126,136描述了一種連接于光纖波導(dǎo)的透明解剖刀，波導(dǎo)將激光輻射傳送給解剖刀。解剖刀，最好是合成藍(lán)寶石(Al2O3)，通過錐形切割邊緣發(fā)射激光輻射，使血液光致凝結(jié)。Hoskin的美國(guó)專利4,627,435描述一種由金剛石刀形成的外科手術(shù)刀，通過光纖束與NdYAG激光器光學(xué)耦合。金剛石刀被激光輻射加熱，在作切口的同時(shí)提供燒灼作用。金剛石刀也可以與可見光激光器相耦合，提供照明，以增強(qiáng)切口處的可見度。Daikuzono的美國(guó)專利4,693,244描述一種與傳送NdYAG激光器激光的石英光纖耦合的人造藍(lán)寶石尖端。藍(lán)寶石尖端被激光輻射加熱，在由另一外科手術(shù)刀切開的切口處使血液凝結(jié)。Long等人的美國(guó)專利5,320,620描述一種帶有使血液凝結(jié)的圓頭發(fā)光元件的激光外科器械，可以是藍(lán)寶石、硅石或YAG的尖端與接收激光能量的光纖相耦合。尖端可以涂敷高熔點(diǎn)的材料，吸收輻射并加熱尖端。上述每個(gè)專利的揭示內(nèi)容和本說明書中引用的其它所有專利這里引作參考。Jones等人的美國(guó)專利5,194,712描述一種單晶金剛石切割工具，在切割工具的入口和出口面粘合有抗反射涂層，提供激光的有效傳送或者將激光集中在所需切口上。
紅外激光器包括CO2激光器(10.6微米)和NdYAG激光器(釹釔鋁石榴石)(1.06微米)，在紅外激光器當(dāng)中，CO2激光器最為廣泛地應(yīng)用于組織燒蝕和切割的外科手術(shù)應(yīng)用中。它比其它類型的外科手術(shù)激光器更易于得到、更經(jīng)濟(jì)、成本低很多。而HoYAG激光器和NdYAG激光器在能夠采用傳統(tǒng)光學(xué)傳送技術(shù)的足夠短波長(zhǎng)上才發(fā)射光，由于其在電磁光譜遠(yuǎn)紅外區(qū)中的位置，CO2激光不能通過石英光纖或硅石或藍(lán)寶石透鏡傳送，因?yàn)檫@些材料不透過10微米波長(zhǎng)并吸收紅外激光輻射。(通常與CO2激光一起使用的材料，既用作透鏡又用作反射鏡，包括氯化鈉、氯化鉀、硒化鋅和鍺)。在復(fù)雜的鉸接系統(tǒng)中，CO2激光通常通過一系列反射鏡定向，通過鉸接系統(tǒng)，激光傳送到含有透鏡的機(jī)頭，透鏡將允許光束以非接觸方式會(huì)聚在目標(biāo)位置上。CO2激光輻射的傳送光具的例子在Croitoru等人的美國(guó)專利5479441，“控制光束發(fā)散度的空心波導(dǎo)尖端和制造這種尖端的方法”；Laakmann等人的美國(guó)專利5005944，“利用低折射率內(nèi)層的空心光導(dǎo)管和光導(dǎo)管尖端”；和Harrington等人的美國(guó)專利4917083，“激光醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的傳送系統(tǒng)”中揭示。波導(dǎo)技術(shù)中近期發(fā)展包括適合于與具有高于80W的CO2激光器一起使用的柔性空心波導(dǎo)。這種波導(dǎo)在Harrington等人的美國(guó)專利5440664和5567471中揭示。
已知與其它的遠(yuǎn)紅外透射材料相比，單晶II型金剛石(純碳，無氮雜質(zhì))在10.6微米具有非常低的吸收，在0.03cm-1的量級(jí)上，還具有非常高的熱導(dǎo)率，在2000W/m/K的量級(jí)上。已經(jīng)制造出具有相似機(jī)械、光學(xué)和熱性能的高質(zhì)量的合成金剛石，包括利用化學(xué)汽相淀積(CVD)形成的金剛石薄膜。由于這一原因，已經(jīng)描述了用于大功率激光器，尤其是CO2激光器的由金剛石形成的激光器腔體窗口，例如參見Marie等人的美國(guó)專利5335245和Satoh等人的美國(guó)專利5,245,189。此外，至于透射激光輻射，包括來自CO2激光器的輻射的金剛石的使用，參見Jones的美國(guó)專利5,194,712。
近年來，人們的注意力顯然已經(jīng)集中到應(yīng)用激光治療心血管疾病上，尤其是缺血性心肌的再造血管的技術(shù)上。激光橫穿心肌再造血管(TMR)過程在80年代初期首次報(bào)道，按照這一過程，采用CO2激光器在受損的心臟組織中形成通道，通過這些通道的充氧血液的輸送增強(qiáng)心肌灌注。(見M.Mirhoseini等人，“通過激光的心肌再造血管臨床報(bào)告”，外科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的激光，3，p241-245(1983))。這項(xiàng)開創(chuàng)工作利用低功率(80W)CO2激光器在停止的心臟上進(jìn)行。TMR方面接下來的工作導(dǎo)致能夠用在搏動(dòng)心臟上的許多激光器系統(tǒng)，如Hardy的美國(guó)專利4,658,817(利用激光的橫穿心肌再造血管的方法和裝置)中揭示的一種，其中采用了CO2激光器。Aita等人的已轉(zhuǎn)讓給CardioGenesys公司的專利5,380,316和5,554,152揭示了采用CO2激光器或YAG激光器作TMR過程，然而，CardioGenesys公司實(shí)際向市場(chǎng)推出的商用系統(tǒng)是基于HoYAG激光器與光纖/透鏡接觸型傳送系統(tǒng)。由HoYAG激光器發(fā)射的波長(zhǎng)與NdYAG相似為2.1微米，是足夠短的，允許采用傳統(tǒng)的光學(xué)傳送技術(shù)，消除了用CO2激光器經(jīng)歷的傳送限制。Jeevanandam等人的專利5,607,421描述了一種激光器TMR系統(tǒng)，它采用銩鈥鉻YAG(THCYAG)激光器與經(jīng)穿過左心房的導(dǎo)液管的傳統(tǒng)光纖傳送。
PLC系統(tǒng)公司、Eclipse Surgical技術(shù)公司和Helionetics公司已經(jīng)報(bào)道了研究用的其它激光器TMR系統(tǒng)的發(fā)展，所有這些都用于搏動(dòng)心臟。EclipseTMR系統(tǒng)采用HoYAG激光器與接觸傳送到心肌的光纖機(jī)頭。Helionetics系統(tǒng)基于激子激光器并采用傳統(tǒng)的光纖傳送技術(shù)。PLC系統(tǒng)在其Heart LaserTM中采用大功率(1000瓦)CO2激光器與鉸接臂傳送系統(tǒng)，如Lankford等人的已轉(zhuǎn)讓給PLC醫(yī)用系統(tǒng)公司的美國(guó)專利5,558,668中所描述的。
采用HoYAG或激子激光器與采用CO2激光器之間的主要區(qū)別包括CO2激光器能夠用與搏動(dòng)心臟R波(收縮開始)同步的單個(gè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)透壁通道。(例舉的同步系統(tǒng)在Rudko等人的美國(guó)專利5,125,926中揭示)。HoYAG和激子激光器利用低脈沖能量，在多個(gè)心臟循環(huán)上必須發(fā)出多個(gè)脈沖，通常不同步，以形成一個(gè)單通道。另一個(gè)重要區(qū)別是在傳送系統(tǒng)中，采用基于CO2的系統(tǒng)，利用鉸接臂，以非接觸方式提供激光能量，因此需要更高功率的激光源和更加侵入的進(jìn)入方法，例如敞開胸腔外科術(shù)。區(qū)別還在于基于CO2與激子激光器的系統(tǒng)的相對(duì)成本和可靠性CO2激光器相對(duì)比較容易獲得、價(jià)格比較低廉以及易于維護(hù)，許多醫(yī)院已經(jīng)擁有或者將擁有這種激光器。激子激光器比較大、價(jià)格昂貴和難以維護(hù)，需要頻繁提供服務(wù)，以及采用高毒性氣體作為激發(fā)媒體。
在心肌中安全和可控制地形成多個(gè)小直徑通道所需的精確度建議施加激光能量的接觸或近乎接觸式方法是較佳的。此外，采用接觸式傳送方法的能力能夠采用較少侵入的過程來獲得接近心臟，例如在肋骨之間的小切口(胸廓切開術(shù))，與敞開胸腔外科手術(shù)不同。然而，根據(jù)目前使用的TMR技術(shù)，接觸傳送的優(yōu)點(diǎn)必然被更短波長(zhǎng)(中紅外或近紅外)光所提供的更低燒蝕能量抵消。
鑒于TMR現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，仍然需要一種按照精確外科手術(shù)過程的需要以精確控制方式傳送激光輻射，尤其是CO2激光器輻射的系統(tǒng)和方法。在以下書面描述和附圖中所揭示的傳送系統(tǒng)和方法解決并克服每一個(gè)這種不足以及提供其它的有效激光外科手術(shù)技術(shù)。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種在接觸和非接觸兩種應(yīng)用中允許精確控制激光輻射落在生物組織上的位置的激光傳送系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供將燒蝕/切開生物組織的光學(xué)手段和機(jī)械手段相組合的手段。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種利用低功率CO2激光器進(jìn)行橫穿心肌再造血管的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種廉價(jià)地改進(jìn)在低功率電平下進(jìn)行CO2激光外科手術(shù)的現(xiàn)行CO2激光系統(tǒng)的傳送系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種利用激光器和機(jī)械外科手術(shù)器械的組合進(jìn)行左心室重新塑造的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種進(jìn)行激光鼓膜切開術(shù)改進(jìn)開放的系統(tǒng)和方法。
在例舉的實(shí)施例中，傳送激光輻射的系統(tǒng)和方法包括第一端連接于低功率CO2激光源的柔性空心波導(dǎo)、具有一個(gè)近端和一個(gè)遠(yuǎn)端的剛性空心波導(dǎo)、將柔性空心波導(dǎo)的第二端耦合至剛性空心波導(dǎo)的近端的耦合器、以及部分設(shè)置在剛性波導(dǎo)內(nèi)而部分延伸到其遠(yuǎn)端之外的金剛石尖端。金剛石尖端具有一個(gè)接收激光輻射的入口面和將激光輻射射向生物組織目標(biāo)區(qū)的至少一個(gè)出射面。提供控制剛性空心波導(dǎo)以指揮金剛石尖端的移動(dòng)和從中輻射激光的裝置。
剛性空心波導(dǎo)為具有內(nèi)徑和具有反射激光輻射的平滑拋光內(nèi)表面的不銹鋼管?？梢圆捎脻M足傳送激光輻射的反射和熱吸收要求的其它材料替代不銹鋼。金剛石尖端的入口端具有緊密貼合在剛性波導(dǎo)內(nèi)徑中的外徑，這里將其釬焊、膠結(jié)和其它方式牢固地固定。金剛石尖端的出射端可以是平的，與入口面平行；可以是曲面，起透鏡的作用，提供會(huì)聚功能；或者可以是斜面，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)刀刃口，以限制激光輻射的出射點(diǎn)和提供一切割刃口，該切割刃口可以與輻射相組合，同時(shí)產(chǎn)生并燒灼切口。離開金剛石尖端的輻射的出射位置可通過僅拋光出射面的所需面積而控制，讓其余的金剛石保持為粗糙或“磨砂”表面，它們將使大部分激光輻射反射返回到金剛石體內(nèi)，以致于可以對(duì)它們重新定向從出射面出射。另一方面，為了更有效的內(nèi)反射，沒有輻射通過其逃逸的金剛石尖端的區(qū)域可以粘合金屬或陶瓷涂層，它們反射激光輻射。
可以采用柔性波導(dǎo)、耦合器、剛性空心波導(dǎo)和金剛石尖端的組合在橫穿心肌再造血管(TMR)過程中形成通道。利用在10.6微米上輻射的低功率CO2激光器(在1000W以下，最好小于100W)，經(jīng)柔性波導(dǎo)耦合至剛性波導(dǎo)/金剛石尖端，將組件的遠(yuǎn)端引導(dǎo)到待再造血管的心臟區(qū)。金剛石尖端最好構(gòu)造一個(gè)平窗口或略微彎曲的透鏡，即透鏡具有相對(duì)較長(zhǎng)的焦點(diǎn)，它不會(huì)明顯地改變?cè)诮嚯x范圍內(nèi)的光束直徑或功率密度?？梢酝ㄟ^病人主脈管之一的導(dǎo)液管將金剛石尖端放置在所需位置上，以致于燒蝕從搏動(dòng)心臟的內(nèi)部，或者通過胸腔壁中的一個(gè)小切口開始，激光輻射通過外部(心外膜)部分由外引入到內(nèi)。將金剛石尖端置于與搏動(dòng)心臟的組織直接接觸，傳送燒蝕激光輻射，形成通道。隨著燒蝕的進(jìn)行將尖端向前推進(jìn)，以控制通道的深度。為了避免心律失常形成，最好使激光脈沖與病人ECG的R波的波峰同步。
TMR過程的監(jiān)測(cè)是利用三維圖象獲取內(nèi)窺鏡與安裝在頭上的顯示器實(shí)現(xiàn)的。這可以利用插入到病人食管中的超聲波成象內(nèi)窺鏡進(jìn)行補(bǔ)充，正如本領(lǐng)域所公知的?？梢圆捎脗鹘y(tǒng)的心律監(jiān)測(cè)技術(shù)來產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，使激光輻射的傳送與心臟搏動(dòng)相同步。
可以采用與低功率CO2激光器相結(jié)合的同樣的傳送系統(tǒng)來進(jìn)行左心室重新塑造、嚴(yán)重?cái)U(kuò)大的心肌癥的外科手術(shù)過程，其中，手術(shù)切除一部分?jǐn)U大的左心室，以減小心臟大小和增大跳動(dòng)功能。與TMR實(shí)施例的不同之處在于，將金剛石尖端形成為被磨砂過或經(jīng)過其他處理的刀片，以使激光輻射在除切割刀刃以外的地方上的逃逸減至最少。切割刀刃與激光輻射相結(jié)合允許同時(shí)切割心臟組織和使切口處的出血光致凝結(jié)。
通過將TMR所描述的傳送系統(tǒng)與耳鏡相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)通過耳膜的穿孔對(duì)中耳炎的治療，允許查看鼓膜以便對(duì)穿孔的正確地定位。利用低功率激光器，金剛石尖端維持在與鼓膜較短距離上，但是不與鼓膜接觸，使組織的區(qū)域變性。然后，利用形狀如柳葉刀的金剛石或者將激光會(huì)聚在一個(gè)小點(diǎn)上的金剛石透鏡，穿透變性組織的小區(qū)域，提供耳膜后的壓力提供出口。穿孔是通過燒蝕、切割或者二者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。在降低壓力后，通過變性組織做一個(gè)較大的穿孔，留下壞疽輪緣，延遲穿孔的治愈，以提供改善的開放，因此，允許液體從中耳中導(dǎo)出，不需要放置導(dǎo)液管。
附圖簡(jiǎn)述考慮到以下結(jié)合附圖給出的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，將便于對(duì)本發(fā)明的理解，在附圖中相似的標(biāo)號(hào)指相似的部分，其中

圖1是本發(fā)明的激光傳送系統(tǒng)的示意圖；圖2是部分截取的側(cè)視圖，表明傳送系統(tǒng)的第一實(shí)施例的剛性波導(dǎo)和金剛石尖端；圖3a-3d是本發(fā)明傳送系統(tǒng)中使用的金剛石尖端的其它實(shí)施例的示意圖，這里，圖3a表明具有一個(gè)斜邊刀刃，如3b和3c表明具有兩個(gè)斜邊的刀刃的其它構(gòu)造，圖3d表明具有四個(gè)斜邊的刀刃；
圖4a和4b是剛性波導(dǎo)的另一實(shí)施例的示意圖，圖4a是側(cè)視圖，圖4b是俯視圖；圖5系統(tǒng)執(zhí)行TMR過程的示意圖；圖6a-6d是從左心室部分截取的人體心臟的示意圖，表明TMR過程的步驟，這里，圖6a表明金剛石尖端的初始位置，圖6b表明在心肌中部分形成的通道，圖6c表明一條完成通道，圖6d多條完成通道和部分完成通道；圖7a和7b是人體心臟的示意圖，表明PLV過程的步驟，這里，圖7a表明圍繞待激勵(lì)組織的楔形成切口，圖7b表明完成該過程后的心臟。
圖8a和8b是鼓膜的示意圖，這里，圖8a示出使組織變性的第一步，圖8b示出在變性區(qū)內(nèi)刺穿鼓膜的第二步；圖9是人耳和適合于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行鼓膜切開術(shù)的耳鏡的部分截面示意圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述正如圖1所示，與低功率激光源102一起使用的外科激光輻射傳送系統(tǒng)包括柔性空心波導(dǎo)104，第一端106可連接于激光源102、具有一個(gè)近端114和一個(gè)遠(yuǎn)端116的剛性空心波導(dǎo)112、耦合器110，將柔性空心波導(dǎo)104的第二端108耦合至剛性空心波導(dǎo)112的近端114、以及金剛石尖端120，部分設(shè)置在剛性波導(dǎo)112內(nèi)而部分延伸到其遠(yuǎn)端116外。正如從圖2中更詳細(xì)看到的，金剛石尖端120具有一個(gè)接收激光輻射的入口面202和將激光輻射射向生物組織區(qū)的至少一個(gè)出射面204。剛性空心波導(dǎo)112包括握在用戶手中以支持并指揮金剛石尖端120的移動(dòng)和從中輻射激光的裝置，或者可以與能夠引導(dǎo)的可操縱的內(nèi)窺鏡相組合。
柔性波導(dǎo)104最好按照這里引作參考的授予Harrington等人的第5567471號(hào)美國(guó)專利中所揭示的構(gòu)造。Harrington等人的波導(dǎo)包括一柔性的薄壁石英玻璃空心管，在其外表面上有一保護(hù)護(hù)套?？招墓艿膬?nèi)表面涂敷有諸如銀的在中紅外波長(zhǎng)上光學(xué)反射的材料，所以涂層是光學(xué)平滑的。在反射層上淀積一層諸如碘化銀的介電薄膜。
剛性空心波導(dǎo)112為具有內(nèi)徑和具有反射激光輻射的平滑拋光內(nèi)表面的不銹鋼管。波導(dǎo)112的內(nèi)徑最好在1.0至1.5mm的量級(jí)上或者更小，在輸出激光束的空間分布上提供更大控制。外徑主要由所用材料確定，以保證能夠形成具有平滑內(nèi)表面的管子，而不會(huì)由不規(guī)則性形成會(huì)破壞激光能量有效傳送的折縫和皺紋。在有些其它結(jié)構(gòu)如導(dǎo)液管中，外徑也可以取決于外殼波導(dǎo)112的任何要求?？梢圆捎脻M足傳送激光輻射的反射和熱吸收要求的其它材料替代不銹鋼。這些材料包括殷鋼、鎳、鉑和其它高比熱金屬或合金。
金剛石尖端120的入口面202具有緊密貼合在剛性波導(dǎo)內(nèi)徑中的外徑，即在1.0至1.5mm的量級(jí)上或者更小，這里將其釬焊、膠結(jié)和其它方式牢固地固定，例如通過將波導(dǎo)112的端部環(huán)繞金剛石尖端120折迭。入口面202的表面最好是平的，垂直于波導(dǎo)112的軸，可以涂敷或粘接諸如氮化硅或碳化硅的抗反射涂層210，正如Jones的5194712號(hào)美國(guó)專利中所揭示的。金剛石尖端120的出射面204可以是平的，與入口面202平行，如圖2所示；可以是曲面，起透鏡的作用，提供光束會(huì)聚或擴(kuò)展功能；或者可以是斜面，如圖3a-3d所示，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)刀刃，以限制激光輻射的出射點(diǎn)和提供一切割刃，該切割刃可以與輻射相組合，同時(shí)在光學(xué)和機(jī)械上切割和在作切口時(shí)引起光致凝結(jié)(注意這一描述的目的，短語“機(jī)械切割”是指利用鋒利刀刃壓在組織上進(jìn)行的切割，而“光學(xué)切割”是指通過激光燒蝕去除或分開組織，不管激光輻射是以接觸方式施加還是以非接觸方式施加)。
作為機(jī)械切割的傳統(tǒng)金剛石外科手術(shù)刀，可以產(chǎn)生多個(gè)刻面，以形成例如矛尖端(利用兩個(gè)刻面)、三角刀刃(利用三個(gè)刻面)、或曲面尖端(采用四個(gè)或更多刻面接近于圓形刀)。圖3a示出具有單個(gè)斜面刃口302的刀300、在這一結(jié)構(gòu)中，激光輻射僅通過斜面刃口302出射，它也是唯一的切割刃。圖3b示出具有兩個(gè)斜面刃口306、308的刀304，形成柳葉刀或矛(spear)?？梢圆捎眠@兩個(gè)刃口306、308進(jìn)行切割，可以采用頂點(diǎn)310進(jìn)行刺穿。激光輻射將通過這兩個(gè)斜面刃口306、308出射。圖3c示出具有斜面刃口314、316的另一種雙刃刀312。刃口314是長(zhǎng)的，可以用于較大面積切片，頂點(diǎn)318用于刺穿。圖3d示出曲面刀320，在刀的遠(yuǎn)端形成有四個(gè)斜面刃口324、326、328、330。
離開金剛石尖端的輻射的直徑和出射位置可以通過僅拋光出射面的所需面積，而其余的讓金剛石具有粗糙或“磨砂”表面作進(jìn)一步控制，這些表面將大多數(shù)激光輻射反射返回到金剛石中，以致于重新定向從出射面出射。另一方面，為了更有效的內(nèi)反射，可以將金剛石尖端的沒有輻射通過其逃逸的區(qū)域粘接或涂敷金屬或陶瓷薄膜。在圖2所示的實(shí)施例中，金剛石尖端120的側(cè)壁206采用內(nèi)反射涂層208進(jìn)行處理，以使激光輻射的逃逸減至最少。在圖3a-3d中，可以對(duì)除斜面刃口以外的所有區(qū)域進(jìn)行處理，以增強(qiáng)內(nèi)反射和引導(dǎo)激光輻射到刃口。斜面刃口是按照形成外科手術(shù)金剛石切割刀的傳統(tǒng)技術(shù)形成的，其中，刻面形成在切割刃口上。這種外科手術(shù)刀的尺寸通常適合于與本發(fā)明的激光系統(tǒng)結(jié)合使用。例如，由Drukker集團(tuán)(荷蘭，D.Drukker & Zn)制造的商售外科手術(shù)刀的底端寬可以在0.7至1.4mm范圍、厚可以為0.17mm，所以它可以容易地固定空心波導(dǎo)112的內(nèi)部。最好形成具有入口面的刀的底端，其形狀和面積恰好擬合在空心波導(dǎo)截面形狀和面積中，以增大捕獲入射在入口面上的激光輻射的效率和使激光輻射落在入口面角落和邊緣上的衍射損耗減至最小。因此，如果空心波導(dǎo)是圓的，入口面最好是圓的。由于比較容易形成矩形或正方形截面的金剛石刀底座，可以將空心波導(dǎo)卷曲或作其它方式修改以在其內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的矩形或正方形截面，接近于與刀底座截面相同。商用金剛石刀的厚度可以在0.25mm至不足35微米的范圍，寬在1mm或更小的量級(jí)上。圖4a和4b示出一種改進(jìn)，以適應(yīng)例舉的商用金剛石刀，說明在近端402具有圓形截面和在遠(yuǎn)端404具有矩形截面的空心波導(dǎo)400，以與金剛石刀408的底座406的矩形形狀相匹配。盡可能使從圓形到矩形截面的過渡區(qū)410逐步過渡，以保持平滑內(nèi)表面，使散射損耗和模式轉(zhuǎn)換減至最小。采用激光輻射僅從斜面刃口412出射，可以同時(shí)切割組織和使切口處血液凝結(jié)。
金剛石尖端最好是利用單晶天然金剛石，理想地是IIa型金剛石形成的。IIa型金剛石有效地免除氮雜質(zhì)并具有增強(qiáng)的光學(xué)和熱性能?？梢圆捎闷渌愋偷慕饎偸?，只要它們擁有有效地透射紅外激光輻射而容忍熱誘發(fā)應(yīng)力和應(yīng)變所需的熱和光學(xué)特性。也可以采用由化學(xué)汽相淀積(CDV)制造的Ib型金剛石(大多數(shù)合成)和多晶金剛石薄膜，例如英格蘭De Beers Industrial DiamondDivision提供的DIAFILMTM。
本發(fā)明的傳送系統(tǒng)被用在心肌中形成通道的TMR過程中。這種系統(tǒng)如圖5所示。空心波導(dǎo)512的遠(yuǎn)端516固定有金剛石尖端520，在出射面524上配置一個(gè)平坦或略微彎曲的透鏡?？招牟▽?dǎo)512被軸向可滑動(dòng)地放置在內(nèi)窺鏡500的通道502中，以致于它可以至少部分地伸出和縮回外殼530中。外殼530除了放置波導(dǎo)512和金剛石尖端520外還可以放置執(zhí)行一種或多種功能的裝置。在內(nèi)窺鏡500中還放置至少一部分柔性波導(dǎo)510。波導(dǎo)510的近端536經(jīng)連接器538附著到激光器526上。
在較佳實(shí)施例中，外殼530還在護(hù)套內(nèi)放置多條軸向走動(dòng)的控制線532，它們被附著在遠(yuǎn)端502上，引導(dǎo)內(nèi)窺鏡500，正如本領(lǐng)域人員所公知的，和多條光纖504，其第一部分提供可見光照明源，其第二部分以三維圖象形式給外科醫(yī)生提供視覺反饋。利用外科醫(yī)生佩戴的安裝在頭上的雙眼顯示器可觀看到三維圖象，在最小侵入外科手術(shù)過程中提供實(shí)時(shí)視覺反饋，該三維圖象是利用經(jīng)光纖504獲得的圖象的計(jì)算機(jī)增強(qiáng)圖象。三維內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在這里引作參考的國(guó)際專利申請(qǐng)公報(bào)WO 94/28783(American Surgical技術(shù)有限公司)中所揭示和描述的?？商峁┮环N這樣的商用三維觀察系統(tǒng)，如Vista Series 8000型可視化和信息系統(tǒng)，它裝有圖象獲取用的CardioScopeTM和安裝在頭上顯示器的CardioViewTM，由Vista Medical Technologies、Vista Cardiothoracis SurgeryDivision制造。
簡(jiǎn)單地說，三維圖象是由傳統(tǒng)的立體內(nèi)窺鏡500產(chǎn)生的，它將目標(biāo)的光學(xué)圖象(在本情況中為病人的心臟)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右圖象信號(hào)。兩維光學(xué)圖象到左、右信號(hào)的轉(zhuǎn)換是利用連接于視頻處理組件515的攝像機(jī)頭514實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過處理后，圖象顯示在安裝在頭上的顯示器506的左、右透鏡518、520上。透鏡518、520可以是液晶顯示器(LCD)，如Kalmanish的美國(guó)專利5532852號(hào)中所描述的，或者可以被動(dòng)顯示，如上述國(guó)際公報(bào)WO 94/28783中所描述的。
通過將超聲波探頭放在病人食管中，利用超聲成象已知技術(shù)可以補(bǔ)充對(duì)過程的視覺監(jiān)測(cè)。(參見I.Kupferwasser等人，“采用三維經(jīng)食管的超聲心動(dòng)描記術(shù)的二尖瓣狹窄的量化”，Int.J.Cardiac Imag.，12，241-247，1996)。
激光器啟動(dòng)與心電圖(ECG)信號(hào)的R波同步化，可采用傳統(tǒng)的ECG設(shè)備522，該設(shè)備與觸發(fā)脈沖發(fā)生器設(shè)備524連接。將觸發(fā)脈沖傳送給激光器點(diǎn)火電路，當(dāng)心室擴(kuò)張最大時(shí)，在心電圖循環(huán)的R波上啟動(dòng)激光器526。在Rudko等人的美國(guó)專利5,125,926中揭示了示例的同步系統(tǒng)。
參考圖6a-6d，進(jìn)行TMR過程的方法包括通過第四、第五或第六肋骨間的空間產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)左前小切口(胸廓切開術(shù))，提供接近心臟602的左心室區(qū)。夾持柔性波導(dǎo)607、空心波導(dǎo)608和金剛石尖端610的內(nèi)窺鏡606的遠(yuǎn)端604通過切口612(由虛線表示)插入并進(jìn)入切口中直至尖端610與心包614相接觸。內(nèi)窺鏡606這樣構(gòu)造的，即它也可以夾持觀察光具，包括照明裝置，利用安裝在頭上的顯示器616提供三維圖象以供觀看，以上針對(duì)圖5對(duì)此作了描述。它還可以包括引導(dǎo)裝置，如沿內(nèi)窺鏡長(zhǎng)度軸向走動(dòng)的控制線，用于操縱內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端609。這種引導(dǎo)裝置是本領(lǐng)域所公知的。另一方面，觀察光具可以封裝在通過切口612附近的另一個(gè)切口插入的另一個(gè)內(nèi)窺鏡中。
正如圖6a所示，圖中示出系統(tǒng)的建立，利用ECG設(shè)備618監(jiān)測(cè)病人的ECG，該設(shè)備提供與R波619同步的啟動(dòng)CO2激光器620的觸發(fā)信號(hào)，正如ECG輸出顯示器621所表示的。在觸發(fā)時(shí)，激光器620發(fā)射低功率10.6微米激光的脈沖，即小于1000W，最好具有在25-50W范圍內(nèi)的功率，光束直徑約為1mm。(通常，激光器應(yīng)當(dāng)具有大于5000W/cm2的功率密度)。
在圖6b，圖中示出心臟602和整個(gè)系統(tǒng)部件的一部分，內(nèi)窺鏡606的遠(yuǎn)端607由虛線表示，表明金剛石尖端610的相對(duì)移動(dòng)，將尖端推進(jìn)到心臟組織中。應(yīng)當(dāng)注意，這里觀察和產(chǎn)生激光部件封裝在一個(gè)共用內(nèi)窺鏡中，基于觀察光學(xué)部件，對(duì)遠(yuǎn)端607定位，以實(shí)現(xiàn)觀察的所需距離，因?yàn)榧舛?10可以根據(jù)需要相對(duì)于遠(yuǎn)端607向前推進(jìn)。通過與心包614接觸的金剛石尖端610發(fā)射的激光使組織燒蝕，提供一個(gè)進(jìn)入點(diǎn)，而不會(huì)撕裂心包組織，并讓尖端610推進(jìn)到心肌622中。被檢測(cè)到另一個(gè)R波而觸發(fā)，激光輻射燒蝕與尖端610接觸的心肌組織。在形成心肌通道624時(shí)，使尖端610向前推進(jìn)直至通道延伸通過心肌622和心內(nèi)膜626為止，最后，尖端610延伸進(jìn)入左心室628，如圖6c所示。在基于大功率CO2激光器的現(xiàn)有TMR系統(tǒng)中，在通道完全穿通心臟壁后的“過穿透”由包含在左心室內(nèi)的血液控制，因?yàn)檠褐械乃畬⑽蛰椛?。然而，這種信任可能是冒風(fēng)險(xiǎn)的，會(huì)導(dǎo)致對(duì)左心室相對(duì)另一側(cè)內(nèi)壁的損傷。在本方法中，由于燒蝕是逐步推進(jìn)的，不含大功率激光束，不存在“過穿透”。僅在圖6c中示出，在內(nèi)窺鏡606中可以設(shè)置止動(dòng)器632，通過阻止凸緣634進(jìn)一步向前推進(jìn)，限制尖端610的移動(dòng)，因此在激光輻射的施加中提供更好的控制和準(zhǔn)確度。如果采用這種止動(dòng)器，那么，空心波導(dǎo)608的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)足夠長(zhǎng)，以允許尖端完全通過心肌622和進(jìn)入左心室628。
然后，使尖端610通過通道624返回，在左心室外壁上的一個(gè)不同點(diǎn)上開始另一個(gè)通道。圖6d示出三個(gè)已完成的通道624與另一個(gè)正在形成過程中的通道。正如TMR領(lǐng)域所公知的，可以形成多個(gè)通道，通道個(gè)數(shù)通常在15至40的量級(jí)上，直徑約1mm，在心肌灌注中提供所需改善。
由于產(chǎn)生每個(gè)通道需要多次施加激光輻射，根據(jù)病人的心律，激光器的啟動(dòng)可以由每n次搏動(dòng)的R波觸發(fā)。例如，對(duì)于每分鐘60搏動(dòng)的心律，可以選擇n為5、10、或其它某個(gè)整數(shù)。還需要考慮激光器在脈沖之間需要持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，將觸發(fā)率設(shè)定為對(duì)應(yīng)于周期的值，該周期等于整數(shù)乘以心律，它大于激光重新充電循環(huán)期。
心包614由于其密度可以提供相對(duì)較高的初始電阻量。因此，作為平尖端或略微圓弧形尖端的另一種替代方法，也許許多采用柳葉刀或矛型金剛石尖端，如圖3b所示，以便于心包組織的穿通。心包614幾乎立即治愈，如圖6d所表示的，而心肌中通道保持開放。
根據(jù)進(jìn)入心肌的方法，在TMR過程中采用本發(fā)明系統(tǒng)可以出現(xiàn)一些變化。采用另一種替代方法，通過置于病人股動(dòng)脈中的導(dǎo)液管并通過大動(dòng)脈630(這可以從圖6a看出)進(jìn)入心臟，通過主動(dòng)脈瓣進(jìn)入左心室628。利用這種方法，不需要心包614的穿孔，在心肌622中產(chǎn)生通道達(dá)到預(yù)定深度。在另一種替代方法中，經(jīng)胸骨切開術(shù)或胸廓切開術(shù)在敞開胸腔過程中獲得進(jìn)入。與第一種方法一樣，金剛石尖端開始時(shí)置于與心包614相接觸，形成完全通過心肌622的通道。
由于CO2激光輻射是通過與組織接觸而傳送的，與傳統(tǒng)的基于CO2激光器的TMR系統(tǒng)相比，可以減少本系統(tǒng)的光學(xué)元件，它需要一個(gè)發(fā)射可見紅光(632.8nm)的附加激光器、通常為氦氖(He-Ne)激光器，與相應(yīng)的光具，用于瞄準(zhǔn)目的。在本發(fā)明中，接觸和瞄準(zhǔn)是利用由三維內(nèi)窺鏡606和觀察器616產(chǎn)生的圖象進(jìn)行監(jiān)視。如上所述，也可以采用食管超聲波成象來監(jiān)測(cè)設(shè)備的定位和過程的進(jìn)程。
本發(fā)明的一個(gè)重要好處在于，由于其低功率要求，它可以與任何CO2激光器頭一起使用，包括醫(yī)院里已經(jīng)提供使用的CO2激光器的改裝。這給可能沒有作購(gòu)買專用TMR系統(tǒng)預(yù)算的醫(yī)院提供了更好的進(jìn)入TMR的能力，專用TMR系統(tǒng)的成本要高于100000美元，這使得這些醫(yī)院有可能以更經(jīng)濟(jì)有效地進(jìn)行這種過程。接觸過程允許功率電平顯著地低于基于非接觸CO2激光器的系統(tǒng)所需的功率電平。后者要求功率電平達(dá)到800W甚至更高，以便提供足夠的能量在單個(gè)脈沖中產(chǎn)生一個(gè)完整通道。(非接觸式TMR系統(tǒng)必須在單個(gè)脈沖中產(chǎn)生通道，因?yàn)樵诓珓?dòng)心臟上將后續(xù)脈沖精確地定位在同一點(diǎn)上是困難的)。本發(fā)明的接觸傳送系統(tǒng)允許具有更高的精確度和改善的安全性，同時(shí)提供進(jìn)行TMR過程的更經(jīng)濟(jì)的手段。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以采用本發(fā)明的激光傳送系統(tǒng)進(jìn)行部分左心室切開術(shù)(PLV)，也稱為Batista過程，用于醫(yī)治嚴(yán)重?cái)U(kuò)大的心肌癥。可以采用與TMR過程所采用的相同的低功率CO2激光器?？梢圆捎闷渌愋偷募す馄?，如HoYAG或NdYAG激光器，然而，不能提供采用低功率CO2激光器的成本節(jié)約的好處。激光傳送系統(tǒng)所采用的金剛石尖端具有至少一個(gè)切割刃口，可以是圖3a-3d中所示結(jié)構(gòu)的任何一種，或者在此基礎(chǔ)上的變化。
利用本發(fā)明進(jìn)行PLV的方法包括通過胸骨切開術(shù)或胸廓切開術(shù)的方式提供進(jìn)入心臟。最好是采用最近報(bào)道的最少侵入的外科手術(shù)的系統(tǒng)和過程，如CardioThoracic系統(tǒng)公司開發(fā)的商標(biāo)為MIDCABTM的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)允許通過一個(gè)穿過左肋間空間之一的切口進(jìn)入心臟。采用攤開器增大一對(duì)肋骨之間的間距，提供進(jìn)入心臟的窗口。
將病人放置在心肺旁通機(jī)上。心臟繼續(xù)搏動(dòng)，以便能夠識(shí)別待切除的區(qū)域。正如圖7a所示，利用帶有低功率CO2激光器700(通常在25-50W的量級(jí)上)的本發(fā)明激光傳送系統(tǒng)，金剛石尖端702(這里示出有兩個(gè)斜刃704、706)被夾持在空心波導(dǎo)730中，采用它同時(shí)切割和輻照乳突肌肉(圖中未示出)之間的左心室708壁中的組織，以切除楔形組織710。激光輻射通過斜刃704、706出射以便于切割，尤其是通過心包712，在通過心肌714和心內(nèi)膜716形成切口時(shí)引起組織的光致凝結(jié)，因此減少出血。在通過心肌714的切口上提供點(diǎn)刻，表示已光致凝結(jié)的組織。虛線表示切口720的預(yù)期線。在切除楔形組織710后，將切口的邊緣718、720拉在一起并縫合，以形成更小的左心室，如圖7b所示，具有更厚的壁。接合切口處的點(diǎn)刻再次表示心包712的已光致凝結(jié)組織。重新啟動(dòng)病人的心臟，移開心肺機(jī)，閉合胸腔切口。
在這一過程中可以用其它類型的激光器代替低功率CO2激光器，以便在用金剛石刀片以機(jī)械方式形成切口時(shí)提供組織的光致凝結(jié)。替代激光器包括HoYAG、NdYAG和固態(tài)激光器，所有這些激光器都在紅外波段區(qū)內(nèi)發(fā)射。對(duì)于其它激光器，包括氬和激子激光器的光致凝結(jié)能力是公知的。
本發(fā)明的激光傳送系統(tǒng)提供勝于目前PLV技術(shù)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括減小了由于傳統(tǒng)鋼刀或外科手術(shù)剪導(dǎo)致的心臟組織的撕裂，因?yàn)榻饎偸镀哂懈鍧崱⒏h利的刀刃，它很少產(chǎn)生細(xì)胞損傷，至少采用CO2激光器，激光輻射增大機(jī)械切割與燒蝕，引起光致凝結(jié)，以減小在用CO2激光器以及其它類型激光器進(jìn)行切割時(shí)的出血。這些優(yōu)點(diǎn)又縮短了外科手術(shù)的時(shí)間以及術(shù)后出血的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)加快治愈作出貢獻(xiàn)。
可以采用本發(fā)明激光傳送系統(tǒng)的第三實(shí)施例進(jìn)行鼓膜切開術(shù)，以治療中耳炎。在這種情況下，可以采用兩個(gè)不同的金剛石尖端。安裝在空心波導(dǎo)804內(nèi)的第一個(gè)金剛石尖端802，如圖8a所示被構(gòu)造為一個(gè)擴(kuò)展透鏡，它將來自低功率CO2激光器814，即25-50W的光束816直徑略微放大，以輻照在鼓膜808的區(qū)域806上，最好但不是必須是非接觸的(為了病人的舒適考慮)，導(dǎo)致該區(qū)域806內(nèi)的組織變性。變性由點(diǎn)刻表示。然后，將帶有第二金剛石尖端810的空心波導(dǎo)附著在連接于CO2激光器814的波導(dǎo)812的遠(yuǎn)端，完成該過程，如圖8b所示。可以將第二金剛石尖端810構(gòu)造成會(huì)聚透鏡、平面窗口或者柳葉刀型刀片，如圖所示。第二金剛石尖端810的關(guān)鍵在于它產(chǎn)生比第一金剛石尖端802所傳送光束更窄、更會(huì)聚的光束，以致于把更小的碰撞區(qū)限制在鼓膜808上，具有更高的功率密度。然后，采用更小直徑、更高功率密度的光束燒蝕一個(gè)小穿孔818，通常位于變性組織806區(qū)的中心，從而使變性組織的輪緣820保持環(huán)繞穿孔。該過程的這后一方面最好采用兩個(gè)步驟進(jìn)行。第一步是形成一個(gè)小“通風(fēng)”孔，釋放鼓膜后已經(jīng)建立的壓力，否則如果鼓膜被突然穿孔這一壓力將會(huì)導(dǎo)致鼓膜破裂。已經(jīng)使壓力均等后，形成更大的穿孔，提供所需引流。小通風(fēng)孔可以通過將柳葉刀片810的尖端822輕輕地推向鼓膜而產(chǎn)生，然后將刀片從組織上縮回，以允許釋放壓力。需要的話，通過來自刀片810的機(jī)械壓力和激光燒蝕的組合或者僅通過其中之一可以產(chǎn)生更大的穿孔816。
變性組織820的輪緣延遲穿孔的治愈，延伸穿孔的開放。這消除了象在最常見鼓膜切開術(shù)過程中所需的那樣需要放置引流分路。
利用傳統(tǒng)的觀察光具，包括帶有照明源832的耳鏡830可以實(shí)現(xiàn)利用本發(fā)明的鼓膜切開術(shù)過程的觀側(cè)和控制，圖9示出耳鏡以及一部分耳朵840。照明源832也可以為瞄準(zhǔn)裝置，在本情況中，圖中示出為He-Ne激光器以及將來自He-Ne激光器832的光束834基本上沿著與燒蝕激光器814相同的光路傳送或者會(huì)聚的合適光具。
鼓膜切開術(shù)過程不局限于CO2激光器所發(fā)射的波長(zhǎng)，可以采用較寬的激光器波長(zhǎng)范圍，包括在近紅外和中紅外波段發(fā)射的激光器，包括HoYAG和近紫外范圍，如激子激光器。唯一要求是激光輻射必須足以按照延伸穿孔開放所要求的實(shí)現(xiàn)使組織適當(dāng)變性。
所描述的鼓膜切開術(shù)過程利用了激光燒蝕和其它激光/組織相互作用的好處，而無需本領(lǐng)域其它人員所述的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)。例如，Lombardo的專利5,280,378描述一種供鼓膜切開術(shù)過程使用的周期的掃描激光器。掃描激光束在鼓膜上形成許多微孔，畫出能夠穿過穿孔區(qū)的輪廓。在該過程中，激光僅用作切割/刺穿，沒有出現(xiàn)有意的變性化。因此，相對(duì)于機(jī)械柳葉刀切割過程，未明顯改善穿孔的開放，將仍然需要引流分路。
本發(fā)明的激光傳送系統(tǒng)提供外科手術(shù)用激光器，尤其是CO2激光器的精確控制的手段，能夠安全地利用廉價(jià)的傳統(tǒng)激光器作為先進(jìn)的激光外科術(shù)。激光傳送系統(tǒng)允許醫(yī)院和醫(yī)生避免在他們已經(jīng)擁有CO2激光器時(shí)而購(gòu)買新的專用激光外科手術(shù)系統(tǒng)所涉及的昂貴開銷，所述CO2激光器是更舊的且可能過時(shí)的外科手術(shù)系統(tǒng)的一部分。將能夠使用低功率電平的激光器與機(jī)械外科術(shù)相接合使得外科醫(yī)生能夠發(fā)揮每一種技術(shù)的好處，而不用折衷，提供了勝于現(xiàn)有激光系統(tǒng)的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其是對(duì)于橫穿心肌再造血管和鼓膜切開術(shù)過程。此外，公開的本發(fā)明將激光技術(shù)引用到部分左心室切開術(shù)過程和類似的心臟外科手術(shù)中。未具體說明的其它外科過程同樣將從這里所公開的關(guān)于激光傳送系統(tǒng)的改進(jìn)中得益。
對(duì)于本領(lǐng)域的專用人員而言顯然能夠?qū)Ρ景l(fā)明的系統(tǒng)和方法作出各種改進(jìn)和變化，而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，希望本發(fā)明覆蓋在附權(quán)利要求書及其等效內(nèi)容范圍內(nèi)提供的該發(fā)明的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于在生物組織上進(jìn)行外科手術(shù)的傳送激光輻射的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括在適合于燒蝕生物組織的波長(zhǎng)和功率電平下發(fā)射激光輻射的具有輸出端的激光器；具有第一近端、第一遠(yuǎn)端和第一長(zhǎng)度的柔性波導(dǎo)，所述近端附著于所述激光器的輸出端；由空心金屬管形成的具有拋光內(nèi)表面的剛性波導(dǎo)，所述剛性波導(dǎo)具有連接于所述柔性波導(dǎo)第一遠(yuǎn)端的第二近端、第二遠(yuǎn)端、遠(yuǎn)小于第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度和內(nèi)部截面面積；具有一個(gè)底端和一個(gè)尖端的金剛石尖端，所述底端具有一個(gè)入口面、至少一個(gè)側(cè)壁，所述尖端具有至少一個(gè)出射面，所述底端具有緊密配合在剛性波導(dǎo)第二遠(yuǎn)端的內(nèi)部截面面積內(nèi)的外部截面面積，以致于所述尖端伸出剛性波導(dǎo)，所述至少一個(gè)側(cè)壁具有對(duì)金剛石尖端內(nèi)的激光輻射產(chǎn)生內(nèi)反射的表面，這里，幾乎所有的激光輻射通過至少一個(gè)出射面而出射并在所述尖端內(nèi)有一個(gè)尖端開孔，這里，所述尖端適合于與向其施加激光輻射的生物組織相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述金剛石尖端形成為具有彼此相互平行的入口面和出射面的窗口。
3.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述金剛石尖端形成為具有曲面表面的出射面的透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述金剛石尖端形成為具有至少一個(gè)適合于機(jī)械切割生物組織的斜口的刀刃。
5.如權(quán)利要求4所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述的刀具有兩個(gè)斜刀刃，它們相交以形成一個(gè)刺穿生物組織的頂點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述金剛石尖端的入口面上具有抗反射膜層。
7.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述剛性波導(dǎo)由不銹鋼制成。
8.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述剛性波導(dǎo)的第二遠(yuǎn)端卷繞金剛石尖端的底。
9.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述激光器是CO2激光器，所述功率電平為小于1000瓦。
10.如權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述功率電平為小于100瓦，所述激光輻射具有大于5000W/cm2的功率密度。
11.如權(quán)利要求10所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述功率電平在25-50瓦的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述金剛石尖端的所述至少一個(gè)側(cè)壁具有適合于對(duì)激光輻射產(chǎn)生內(nèi)反射的表面。
13.如權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述剛性波導(dǎo)和至少一部分所述柔性波導(dǎo)設(shè)置在內(nèi)窺鏡中。
14.如權(quán)利要求13所述的外科手術(shù)激光傳送系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)窺鏡包括觀察光具，進(jìn)一步包括給外科醫(yī)生提供視覺反饋的三維圖象處理器和顯示裝置。
15.一種利用低功率CO2激光器進(jìn)行激光外科手術(shù)過程以燒蝕生物組織的方法，其特征在于所述方法包括提供將CO2激光器連接在第一端上的用于引導(dǎo)激光輻射的柔性波導(dǎo)；提供被夾持在剛性空心波導(dǎo)中的至少一個(gè)金剛石尖端，所述金剛石尖端具有帶有至少一個(gè)出射面的一個(gè)尖端，這里，所述尖端是根據(jù)待進(jìn)行的激光外科手術(shù)過程而選擇的；將所述尖端置于與生物組織相接觸；啟動(dòng)CO2激光器，以燒蝕與所述尖端相接觸的生物組織；在燒蝕生物組織時(shí)使所述尖端通過生物組織向前推進(jìn)直至預(yù)定量的生物組織已經(jīng)全部被燒蝕為止。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述生物組織是心臟，所述激光外科手術(shù)過程是指橫穿心肌再造血管。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于啟動(dòng)CO2激光器的步驟包括響應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)使CO2激光器產(chǎn)生脈沖。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述觸發(fā)信號(hào)與心臟的心電圖相協(xié)調(diào)。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于提供至少一個(gè)金剛石尖端的步驟包括選擇具有平出射面的金剛石尖端。
20.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述生物組織是指心臟，所述激光外科手術(shù)過程是指部分左心室切開術(shù)，這里，提供至少一個(gè)金剛石尖端的步驟包括選擇在至少一個(gè)出射面上形成一個(gè)斜刃的金剛石尖端。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于將所述尖端向前推進(jìn)的步驟包括在施加激光輻射以引起光致凝結(jié)的同時(shí)用斜刃機(jī)械切除生物組織。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述金剛石尖端具有兩個(gè)出射面，包括為形成一個(gè)刺穿頂點(diǎn)而設(shè)置的一對(duì)斜口。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述生物組織是指鼓膜，所述激光外科手術(shù)過程是指鼓膜切除術(shù)，這里，提供至少一個(gè)金剛石尖端的步驟包括選擇對(duì)鼓膜區(qū)進(jìn)行輻照并使之變性的第一金剛石尖端和選擇在所述變性區(qū)中燒蝕一個(gè)穿孔的第二金剛石尖端。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述第二金剛石尖端具有兩個(gè)斜刃和用于刺穿變性區(qū)的頂點(diǎn)。
全文摘要
一種傳送激光輻射的系統(tǒng)和方法,包括第一端可連接于諸如CO
文檔編號(hào)A61B17/00GK1261774SQ98806698
公開日2000年8月2日 申請(qǐng)日期1998年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月30日
發(fā)明者F·A·布勞爾 申請(qǐng)人:科森尼康有限公司