專利名稱：腔內(nèi)外科激光手術(shù)器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及腔內(nèi)外科用的一種激光手術(shù)器械，特別涉及一種用激光去除腔內(nèi)病變部分用的腔內(nèi)外科激光手術(shù)器械。
在現(xiàn)有技術(shù)中，目前已設(shè)計出各種治療和診斷用的裝置和方法，用以去除例如血管的狹窄或閉塞，以及由例如動脈硬化而引起的動脈粥樣化或腎或尿道中的結(jié)石。
旁路手術(shù)是最保險的治療方法，這種方法是將病變部分完全切除，用例如病人自己的一段血管或人造血管代替含有病變部分的血管。但是這種方法要進(jìn)行外科手術(shù)，切開機體組織，因而機體要承受一定的負(fù)擔(dān)，而且需要大量的醫(yī)療費。此外，雖然也可采用藥物治療，但這只對消溶血栓有效，而難以消除動脈粥樣化的病灶。
因此最近采用了這樣一種療法從體外將一根導(dǎo)管插入管腔中使其抵達(dá)病變部位，以便直接除去造成障礙的原因。
有一種療法是這樣進(jìn)行的采用一種在其末端部分附有一個氣囊的氣囊導(dǎo)管，使氣囊在到達(dá)病變部位時膨脹，以便機械地擴大管腔的狹窄部分。但由于僅僅是將狹窄部分加以擴大，因而并不能消除造成狹窄原因的例如動脈硬化或血栓，從而使疾病在短期內(nèi)復(fù)發(fā)的可能性很大。此外在血管完全阻塞和動脈硬化發(fā)展到鈣化程序時，對這種血管進(jìn)行治療就很困難了。
另一種方法是采用諸如YAG(釔鋁石榴石)激光或氬激光之類的激光，其中從光纖端部發(fā)射出的激光加熱附在導(dǎo)管端部的金屬或陶瓷芯片，將加熱過的芯片壓向病變部分，將病變部分燒掉。按照這種方法，雖然也能除去病變部分，但很難控制激光加熱功率，倘若芯片過熱，會損害正常的血管壁或使血管壁碳化，從而造成血管穿孔或再次變窄等新的風(fēng)險。此外在血管彎曲或完全閉塞的情況下，芯片塞不進(jìn)去，就不能用這種療法。
因此也有采用這樣的方法的，即來自諸如YAG激光器、氬激光器或準(zhǔn)分子激光器之類激光器的激光從光纖端部投射到病變部分，直接使病變部分汽化。由于激光將受投射的部分直接汽化，因此激光可用于完全堵塞了的病變部分。此外，通過控制脈沖激光的振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間可以控制激光器的輸出，因而有可能高度精確地控制其功率。
另外，在上述直接照射式的腔內(nèi)激光手術(shù)器械中，操作人員是根據(jù)病變部分的類別(例如動脈粥樣化、血栓和碳化等)和病情的發(fā)展程度來控制激光源的輸出，或在激光是脈沖激光的情況下控制其振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間，從而控制其功率，但在照射激光的過程中不可能一面確定患病部分的病情一面控制激光的功率。
更詳細(xì)地說，為避免在采用上述導(dǎo)管將大功率激光突然照射到病變部分時傷及腔體，因此有必要將激光的功率分為幾個等級，以便逐步提高激光的功率。在這種情況下，每次提高激光的功率時，就需要用例如內(nèi)窺光纖來確定病變部分病情的變化，這樣做既費時又費力。
本發(fā)明是在考慮到上述問題的基礎(chǔ)上提出的，其目的是提供一種在激光照射的同時確定病變部分的病情，同時能對激光功率進(jìn)行控制的腔內(nèi)激光手術(shù)器械。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的腔內(nèi)激光手術(shù)器械是一種通過把裝有激光照射光纖的導(dǎo)管插入腔體中將激光經(jīng)激光照射光纖投射到病變部分的手術(shù)器械，它包括一脈沖激光振蕩器，用以產(chǎn)生預(yù)定周期的激光，并將激光加到光纖上;一聲波接收器，用以檢測病變部分根據(jù)脈沖激光的照射所產(chǎn)生的聲波;一聲波分析器，用以分析來自聲波接收器的聲波并獲取聲波振幅變化的數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù);以及一控制器，用以根據(jù)來自聲波分析器的數(shù)據(jù)計算待投射到病變部分的激光的最佳投射條件，從而根據(jù)所述最佳投射條件控制所述脈沖激光振蕩器。
根據(jù)上述的本發(fā)明，當(dāng)裝有激光照射光纖的導(dǎo)管插入腔體從而使激光經(jīng)激光照射光纖投射到病變部分時，就有聲波按脈沖激光器的投射輸出量從病變部分產(chǎn)生，這是由于病變部分開始汽化部分的毗鄰部分突然吸熱而引起的熱膨脹所致，而聲波的產(chǎn)生則可由聲波檢測裝置檢測出來。然后由聲波分析器對聲波加以分析以獲取聲波的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)。接著在控制器中根據(jù)來自聲波分析器的數(shù)據(jù)計算有待投射到病變部分的激光的最佳投射條件(振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間)，同時按所述最佳投射條件控制脈沖激光振蕩器，這樣就能在最佳投射條件下將激光投射到病變部分上。這樣就可以不用擔(dān)心正常的血管壁受損或碳化從而要承擔(dān)血管穿孔或重新變窄的風(fēng)險。
圖1 是腔內(nèi)激光手術(shù)器械一個實施例的原理圖;
圖2 是一導(dǎo)管的橫向剖視圖;
圖3 是腔內(nèi)激光手術(shù)器械的方框圖，示出了例如該器械的脈沖激光振蕩器、控制器和影象裝置等;
圖4 示出了所述腔內(nèi)激光手術(shù)器械應(yīng)用于人體上的示意圖;
圖5 是腔內(nèi)激光手術(shù)器械操作過程的流程圖。
下面參照


本發(fā)明的一個實施例。
如圖1所示，本實施例的腔內(nèi)激光手術(shù)器械包括脈沖激光振蕩器1、手術(shù)導(dǎo)管2、影象裝置3、聲波檢測器4、聲波分析器5和控制器7。手術(shù)導(dǎo)管2裝有用于對病變部位進(jìn)行內(nèi)窺觀察的內(nèi)窺光纖、照明光導(dǎo)、沖洗液通孔、氣囊充脹液通孔、激光照射光纖和端部控制線。成象裝置3用以顯示內(nèi)窺影象的形狀和熒光光譜分析的結(jié)果，并記錄影象數(shù)據(jù)。聲波檢測器4用以接收病變部分按激光投射情況所產(chǎn)生的聲波。聲波分析器5用以分析來自聲波接收器的聲波，從而獲取聲波的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)?？刂破?用以控制經(jīng)接口6加到所述導(dǎo)管2上的激光和充液過程，并用以根據(jù)來自聲波分析器5的數(shù)據(jù)計算待投射到病變部分的激光的最佳投射條件(振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間)、以及根據(jù)所述最佳投射條件控制所述脈沖激光振蕩器。此外，標(biāo)號8表示氣囊，裝在導(dǎo)管2的末端，用以使需加以固定的血流停止流動。
上述裝有微音器的聲波檢測器4檢測由于汽化開始部分的毗鄰部分因接受投射到病變組織的激光而突然吸熱從而引起的熱膨脹導(dǎo)致病變部分所產(chǎn)生的聲波。
上述聲波分析器5從聲波檢測器4所檢測的聲波中除去象心跳之類的噪音，然后對沒有噪音的信號進(jìn)行分析，從而獲得振幅的變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)。
圖2是導(dǎo)管2的橫向剖視圖，其中內(nèi)窺光纖21、沖洗液通孔22、氣囊充脹液通孔23、激光照射光纖24和端部控制線25捆在一起固定在透明介質(zhì)26中，其表面涂有一層薄膜。此外上述透明介質(zhì)26還用作照明光導(dǎo)。
內(nèi)窺光纖21由低散射材料制成，使之成為高精度的雙邊光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到高度的精確性，特別是為了達(dá)到優(yōu)質(zhì)的成象質(zhì)量。由于本實施例采用了可發(fā)出能極其有效和安全地去除病灶的紫外線范圍的脈沖激光的準(zhǔn)分子激光器，因而激光照射纖維24是用象石英這類透射率好的材料制成，使其能以高能量密度和低損耗透過紫外線，同時光纖的端部表面需精密加工，以抑制端部表面產(chǎn)生熱量。作為照明光導(dǎo)的透明介質(zhì)26由可透過可見光的、柔韌性良好的材料制成，如多成分的組合玻璃、塑性樹脂和橡膠等，照明光則從導(dǎo)管2的端部照射出去。導(dǎo)管端部由下文將談到的導(dǎo)管控制器63控制的端部控制線導(dǎo)引到病變部位，使導(dǎo)管2的邊緣部分面向病變部分。
包含上述各部件21至26的導(dǎo)管2的外徑很小，只有幾個毫米，最好小于1.5毫米。因此借助于導(dǎo)管控制器63的引導(dǎo)，導(dǎo)管2就有可能輕易地到達(dá)血管的任何部位。
圖3是上述脈沖激光振蕩器1、接口部件6、控制器7和影象裝置3的詳圖。脈沖激光振蕩器1包括一激光輸出控制單元11和激光振蕩單元12，其中激光輸出控制單元11控制著從激光振蕩單元12投射的激光的功率。鑒于激光振蕩單元12是由大部分可為身體組織吸收且峰值功率很高的紫外線范圍的脈沖激光器構(gòu)成，因而能高效而安全地除去病變部分。因此，該激光振蕩單元系由諸如XeCl、KrF和ArF之類稀有氣體鹵化物的脈沖振蕩準(zhǔn)分子激光器構(gòu)成。此外，標(biāo)號13表示將所投射的激光連到光導(dǎo)纖維24的連接部件，它由損耗小的小型光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
接口部件6由氙燈61、血液排除機構(gòu)62和導(dǎo)管控制器63構(gòu)成。氙燈61用于將可見光加到所述照明光導(dǎo)26上。血液排除機構(gòu)62用于將氣囊充脹液621(例如等滲透壓的氯化鈉溶液)和沖洗液622(在所用激光波長范圍內(nèi)損耗小的液體)充入氣囊充脹液通孔23和沖洗液通孔22中。導(dǎo)管控制器63具有一個操縱控制線25的操縱機構(gòu)。接口6的上述各部件分別由控制器7控制。這就是說，控制器7驅(qū)動導(dǎo)管控制器63，使導(dǎo)管2到達(dá)某一要求的位置，然后對氙燈61進(jìn)行通/斷控制，并控制血液排除機構(gòu)62。
控制器7還根據(jù)來自聲波分析器5的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)判斷病變組織的類別和病情的發(fā)展程度，并根據(jù)該病情發(fā)展程度計算最佳照射條件(振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間)，然后根據(jù)最佳輸出數(shù)據(jù)向激光輸出控制單元11發(fā)送控制信號，以便控制激光器輸出的輸出電平(10毫焦?fàn)?每個脈沖至500毫焦?fàn)?每個脈沖)、脈沖寬度(2毫微秒至1微秒程度)和脈沖重復(fù)頻率(10至200赫芝程度)。
影象裝置3包括分光系統(tǒng)31、影象接收單元32、光譜分析單元33、影象處理單元34、監(jiān)測電視35和VTR(磁帶錄象機)36。分光系統(tǒng)31將內(nèi)窺光纖21所產(chǎn)生的影象光進(jìn)行分光。影象接收單元32接收由CCD(電荷耦合器件)元件所分出的一束光。光譜分析單元33獲取分出的另一束光的熒光光譜分量。影象處理單元34用于補償影象接收單元32和光譜分析單元33的輸出信號。監(jiān)測電視35在電視屏幕上顯示處理過的影象信號。VTR36則供錄象之用。
圖4示出了上述腔內(nèi)激光手術(shù)器械應(yīng)用于人體上的示意圖。圖中，導(dǎo)管2插入冠狀動脈內(nèi)的血栓形成部位，聲波檢測器4放在人體最靠近血栓部分的表面，激光則從脈沖激光振蕩器1經(jīng)導(dǎo)管2中的激光照射光纖24投射到血栓上。聲波檢測器4檢測病變部分由于汽化開始部分的毗鄰部分因病變組織接受激光的照射而突然吸熱所引起的熱膨脹而產(chǎn)生的聲波。接著聲波分析器5從聲波檢測器4所檢測出來的聲波中除去象心跳之類的噪音，并分析消除噪音后的信號，從而獲得振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)。然后控制器根據(jù)來自聲波分析器5的數(shù)據(jù)計算待照射到病變部分的激光的最佳照射條件，以控制上述脈沖激光振蕩器。
下面參看圖5說明上述腔內(nèi)激光手術(shù)器械的操作過程。首先，作為手術(shù)前的作業(yè)，先對導(dǎo)管的插入部分進(jìn)行消毒，然后進(jìn)行麻醉和插入導(dǎo)管，即由驅(qū)動控制器7驅(qū)動導(dǎo)管控制器63，從而將導(dǎo)管2引入預(yù)定的血管(例如冠狀動脈)中。接著，將氣囊充脹液621通入氣囊充脹液通孔23中，使氣囊8膨脹，以便使血液停止流動，并將導(dǎo)管2的端部用氣囊8固定在血管中。然后將沖洗液622即刻灌入沖洗液通孔22中，以便替換止血部分以下較下游的血液，使其變得透明。用監(jiān)測電視35進(jìn)行觀察，以考察是否存在病變部分。若不存在病變部分，就使氣囊8收縮，使血液恢復(fù)流動，并將導(dǎo)管2移到其它部位。若存在病變部分，就啟動脈沖激光振蕩器1，將激光投射列病變部分。當(dāng)病變部分接受投射的脈沖激光時，由于汽化開始部分的毗鄰部分突然吸熱引起的熱膨脹就產(chǎn)生了聲波。所產(chǎn)生的聲波由聲波檢測器4探測出來，再由聲波分析器5加以分析，從而得出聲波的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)。接著控制器7根據(jù)振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)判斷病變組織的類別和病情的發(fā)展程度，并根據(jù)病變組織的類別和病情的發(fā)展程度計算最佳照射條件，以便根據(jù)計算出來的數(shù)據(jù)控制激光的振幅、脈沖寬度和脈沖間隔時間，在這種情況下將激光投射到病變部分上。
重復(fù)上述過程，直到病變部分完全被摧毀為止。如果病變部分被完全摧毀，則使氣囊8收縮，以恢復(fù)血流，然后抽出導(dǎo)管。接著進(jìn)行手術(shù)后必須的各項操作，手術(shù)過程就此完結(jié)。
此外，在本實施例中，雖然聲波檢測器設(shè)在體外，但它也可以安放在導(dǎo)管的端部。在這種情況下，聲波檢測器也可作為測量血壓的傳感器之用，于是由于它可以檢測出因病變部分的去除過程而引起的血壓變化，因而不僅使激光的投射可安全進(jìn)行，而且還可以確定治療的效果，從而使效率進(jìn)一步提高。聲波檢測器可采用半導(dǎo)體壓力傳感器、壓電元件或光纖端部有一個隔膜的光纖壓力傳感器。此外，盡管上述說明是對本實施例中的血管內(nèi)治療進(jìn)行的，但也可以將本發(fā)明的器械應(yīng)用到其它使用激光的治療中，例如用類似的器械摧毀尿道中的結(jié)石等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于插入腔內(nèi)的導(dǎo)管裝有內(nèi)窺光纖和激光照射光纖，腔內(nèi)的病變部分是由內(nèi)窺光纖進(jìn)行探查而使激光通過激光照射光纖投射到病變部分的，因而有可能根據(jù)來自病變部分的聲波變化來計算待投射到病變部分的激光的最佳照射條件，以便根據(jù)所述最佳照射條件將激光投射到病變部分，因此就取得了這樣一種特殊效果，即可以不用擔(dān)心正常血管壁受到損傷或碳化，或不用擔(dān)心出現(xiàn)血管穿孔或引起血管再次變窄的風(fēng)險。
權(quán)利要求
1.一種腔內(nèi)激光手術(shù)器械，通過將裝有激光照射光纖的導(dǎo)管插入腔內(nèi)，使激光經(jīng)所述激光照射光纖投射到病變部分上，其特征在于，該手術(shù)器械包括一脈沖激光振蕩器，用以產(chǎn)生具有預(yù)定周期的激光，并將該激光通入光纖中；一聲波接收器，用以檢測病變部分依照脈沖激光的投射所產(chǎn)生的聲波；一聲波分析器，用以分析來自所述聲波接收器的聲波并獲取聲波的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)；以及一控制器，用以根據(jù)來自所述聲波分析器的數(shù)據(jù)計算待投射到病變部分的激光的最佳投射條件，并根據(jù)所述最佳投射條件控制所述脈沖激光振蕩器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)激光手術(shù)器械，其特征在于，所述聲波接收器設(shè)置在所述導(dǎo)管插入人體的一側(cè)的端部上。
全文摘要
一種腔內(nèi)激光手術(shù)器械，包括一導(dǎo)管2，裝有激光照射光纖；一脈沖激光振蕩器1；一聲波檢測器4，用以檢測病變部分產(chǎn)生的聲波；一聲波分析器5，用以分析來自聲波檢測器4的聲波并獲取聲波的振幅變化數(shù)據(jù)和頻譜數(shù)據(jù)；和一控制器7，用以根據(jù)來自聲波分析器5的數(shù)據(jù)計算激光的最佳投射條件，并由此控制脈沖激光振蕩器1。由于按最佳投射條件投射激光，因而可避免正常血管壁損傷、碳化、血管穿孔或重新變窄。
文檔編號A61B8/00GK1050495SQ8910763
公開日1991年4月10日 申請日期1989年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月29日
發(fā)明者祖川伊知郎, 丹羽真一郎, 四谷幸朗, 上崇文, 金澤進(jìn)一 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社