CN1025148C - 用于血管外科的激光手术器械 - Google Patents

Abstract

血管外科的激光手术器械。该器械包括：导管2，内含对体内血管病变部位进行内诊的内窥光纤21和对病变部分投射激光的激光照射光纤24；用以将激光加于光纤24的激光装置1；用于根据光纤21的输出光而得到表示血管内部状况影象的成象装置3；以及导向光施加部件7，用于使导向光波长能被成象装置3通过成象程序而成为可见光而施加到所述光纤24上。由于激光照射的部位能通过成象装置对导向光照射的部位进行观察而确定，因此可精确地将激光只投射到病变部位。

Description

本发明涉及一种用于血管外科的激光手术器械，特别是涉及一种利用激光对血管内病变部分进行切除的血管外科用的激光手术器械。

在已有技术中，业已研制出多种医疗诊断器械和方法，用于切除例如血管狭窄或堵塞部分和由于诸如动脉硬化所造成的粉瘤。

一种最保险的治疗方法是所谓旁通手术，即例如通过用病人自己的一段血管或用人造血管来替代含有病变部分的血管。然而，由于这种方法需要进行外科手术将组织切开，身体会受到损害，且治疗费用也很高。另外，虽然也可采用药物治疗，但这只对溶解血栓症有效，很难去除动脉硬化的病灶。

因此，近来已采用一种治疗方法：将一导管自体外插入血管中，使之到达病变部位，以便直接消除阻塞源。

一种治疗方法是使用一种气囊导管，其顶端部位装有一个气囊，当导管插到病变部位时，气囊膨胀，使血管的变窄部分产生机械性扩张。

但是，由于狭窄部分只是简单地扩张，产生狭窄的病灶，例如动脉硬化或血栓，并不能消除，病变在短期内复发的可能性很高。再有，当血管完全被堵塞以致气囊不能插入，或动脉硬化已发展到钙化时，就很难用气囊进行治疗。

另一种方法是利用激光，例如YAG激光或氩激光。将一金属或陶瓷片装于导管的顶端，由一光纤顶端射出的激光使其加热，被加热的小片压向病变部分使病变部分烙掉。用这种方法虽然能把病变部分切除，但很难对激光加热功率进行控制，如果小片过热，则正常的血管壁也会受损或碳化，从而可能造成血管穿孔或重又堵塞的新的危险。再有，如果血管是弯曲的或被完全堵塞，则因为小片不能插入从而无法使用。

因此，也有利用来自YAG激光器、氩激光器或准分子激光器等激光源的激光从光纤顶端对病变组织进行直接照射的方法，使病变部分蒸发掉。由于被激光照射的部分是直接蒸发掉的，因此对完全堵塞的病变部位也可以使用这种激光;而在对激光源的输出、激光脉冲的宽度和脉冲间隔进行控制时，其功率的控制可达到很高的精度。

需指出，在现有技术中，对于上述的直接照射型的血管内激光手术器械，在将导管插到病变部位后，用于诊断和治疗的一种光纤和管道需要交替地被插入。

例如，在对血管中的病变部分进行诊断和治疗时，首先，插入内窥光纤和照明光纤，并使固定于导管顶端的用于堵住血管的气囊膨胀以便止血，然后导入一种在所用激光波长范围内光损较小的液体（冲洗液）以替代血液，从而在景象成为透明时使血管的状态显示在显示屏上。在对病变部位进行了诊断之后，接着以一条激光手术光纤替换上述光 纤，从而进行激光照射以切除病变部分。

然而使用这种方法，由于不可能在投射激光的同时对病变部位进行观察，因此很难确定激光照射是否已精确完成。这样，就难以保证进行快速、安全和可靠的治疗。

因此，设计了一种同时具有内窥光纤、照明光纤和激光照射光纤的导管的血管内激光手术器械。

但是，在这种器械中，由于激光为其波长例如为紫外线或红外线范围的不可见光，因此不可能精确判断激光的投射部位，从而存在难以将激光精确地只投射到病变部位上的问题。

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种可确定激光投射部位和进行可靠治疗的血管内激光手术器械。

为达到上述目的，本发明血管内激光手术器械包括：一导管，内含对身体内血管的病变部分进行内窥观察的内窥光纤和对病变部分投射激光的激光照射光纤;一激光装置，用以将激光加到激光照射光纤上;一成象装置，用于按照来自内窥光纤的输出光而得到表示血管内部状况的影象;以及导向光施加部件，用于使其波长能被成象装置的部件通过成象程序而成为可目视的导向光施加到上述激光照射光纤上。

此外，通过成象装置用于将一部分激光变换成可目视的波长的光的一种波长变换单元可构成上述导向光施加部件。

按照以上方式构成的血管内激光手术器械，由于能通过观察被成象装置的部件所投射的导向光的位置而确定激光照射部位，因此激光能可靠地只投射到病变部分。

在使用波长变换单元作为导向光施加部件的情况下，由于不必再用施加导向光的光源，因此简化了光学系统。

图1为一原理图，示出血管内激光手术器械的一个实施例;

图2是一导管的剖面图;

图3是一方框图，示出本血管内激光手术器械的诸如一激光装置、驱动控制单元和影象装置;

图4是一流程图，示出本血管内激光手术器械的操作程序;以及

图5是一方框图，示出导向光施加部件的一个改型例。

以下参照附图对本发明的一个实施例加以说明。

如图1所示，本实施例的血管内激光手术器械包括：

一激光装置1;一手术导管2，内含对病变部位进行内窥观察的内窥光纤、一顶端物镜光学系统、一照明光导、一冲洗液通孔、一气囊扩张液通孔、激光照明光纤和顶部控制线;作成成象装置的一影象装置3，用于按照来自内窥光纤的输出光而形成表示血管内部状况的影象;一驱动控制单元5，用于使光通过一接口部件4施加到所述导管2上，以及用于加入例如液体;和导向光施加部件7，用于将导向光施加到所述激光照射光纤上。另外，标号6代表位于导管2顶端的用于堵塞血管的一个固定气囊。而所述影象装置3具有这样的功能：例如显示一幅内窥影象，显示荧光光谱分析结果和将影象记录下来。

图2是导管2的剖面图，它以下述方式构成：内窥光纤21、激光照射光纤24和一条顶端控制线25成捆固定在透明介质26内;设有一冲洗液通孔22和一气囊扩充液通孔23，表面包以一层薄膜。另外，所述透明介质26亦作为照明光导用。

此外，并不总是需要将所述内窥光纤21和激光照射光纤24固定在透明介质26中，而是在透明介质26中可设置一个适当的通孔，以便可拆卸地通过其插入光纤21或24。

特别是为了获得一个高质量的影象，内窥光纤21应由低散射材料制成，以便做成高精度的双棱光学系统。激光照射光纤24由诸如石英之类具有良好传输性能的材料制成，对于这种材料，近红外光线也能以高能流密度和低损失通过;其端面被精细加工，以防止在端面产生热。作为照明光导的透明介质26是一种具有良好柔性的可传导可见光的材料，例如多种成份的组合玻璃、塑性树脂和橡胶;以及照明光是由导管2的顶部投射的。使用由一个导管控制器43控制的顶端控制线25，借助导管控制器43（将在下文中叙述）将导管顶端导向病变部位，从而使导管2的顶端朝向病变部分。

包含上述各部件21到26的导管2的外径做得极小，只有几个毫米，最好小于1.5毫米。因此，通过导管控制器43的引导，有可能很容易地到达血管中的任何部位。

图3示出激光装置1、导向光施加部件7、接口部件4、驱动控制器5和影象装置3的详细组成。

激光装置1包括一个激光输出控制器11和激光振荡单元12，其中激光输出控制器11对自激光振荡单元12射出的激光的功率和脉冲间隔进行控制。该激光振荡单元12由使用含Nd（钕）的钇、铝和柘榴石（Y₃Al₅O₁₂）晶体的YAG激光器组成。另外，标号13表示一个连接部件，用于将射出的激光引到光导纤维24上，它由几乎无损失的一个精密光学系统组成。

导向光施加部件7由两个波长变换元件71和72组成，用于变换一部分激光的波长。作为波长变换元件71和72，使用了光学纤维型光学波长变换元件或薄膜型光学波长变换元件，从而以有机的或无机的二阶非线性光学材料形成了光波导通路。上述YAG激光器射出的1.064微米波长的近红外激光在穿过第一个波长变换元件71之后被局部变换成0.532微米波长的绿光，接着，该0.532微米波长的绿光和1.064微米波长的近红外激光穿过第二个波长变换元件72，又局部变换成0.532微米波长的绿光和0.355微米波长及0.266微米波长的紫外线。随后，上述各波长的光从连接部件13加到光导纤维24上，经光导纤维24传输再从导管2的顶端投射到病变部分。此外，0.532微米波长的绿光被用作为由上述波长变换产生的各个波长的光中的导向光，而其他的紫外线则用于进行荧光光谱分析，这将在以后描述。

接口部件4包括：一个氙灯41，用以将一可见光加于所述照明光导26上;一个血液排除机构42，用于将气囊扩充液421（例如等渗氯化钠溶液）和冲洗液422（在所用的激光波长范围内光损失极小的液体）灌入气囊扩充液通孔23和冲洗液通孔22中;以及带有一操作机构的一个导管控制器43，用于操纵控制线。这些部件都分别由驱动控制器5控制。也就是说，驱动控制器5控制所述导管控制器43，使导管2伸到所需部位，然后转换开关ON/OFF，以控制氙灯41和血液排除机构42。除此之外，驱动控制器5还发出一控制信号至激光输出控制器11，以切换开/关（ON/OFF），从而控制激光的输出功率。另外，驱动控制器5本身亦可由人操作，以监测影象装置3;或由诸如微型计算机等自动操作，以便根据影象装置3所供给的预定信号发出一个预定程序信号。在人操作时，可通过例如远距离控制单元51在一个操作台上进行控制。

影象装置3包括：一分光系统31，将来自内窥光纤21的影象光分离;影象接收单元32，接收被CCD（电荷耦合器件）扫描器所分出的一束光;光谱分析单元33，用于获取另一束分出光的荧光光谱分量;影象处理单元34，用以对影象接收单元32和光谱分析单元33的输出信号进行补偿校正;监测电视35，用于将处理过的影象信号显示在电视屏上;以及VTR（磁带录象机）36，用以记录该影象。

以下参照图4对上述血管内激光手术器械的操作程序作一介绍。首先，在操作前进行诸如对导管插入部分进行消毒、麻醉和施以药物等程序，然后通过驱动控制单元5驱动导管控制器43，将导管2导入预定的血管（例如冠状动脉）。接着，将气囊扩充液421注入气囊扩充液通孔23中，使气囊6膨胀以阻止血流，并通过气囊6将导管2的顶端固定于血管中。然后，尽快将冲洗液422注入冲洗液通孔22，使被阻止的血液下游的血液被替换而成为透明的。在用监测电视35进行观察的同时，将输出调低了的照射激光投射到身体组织上，并通过光谱分析单元33观察前述包含在所述激光中的波长为0.355微米和0.266微米的紫外线所产生的荧光光谱，以便对病变部分作出诊断。如果没有病变部分，气囊便收缩以恢复血流，再将导管移到另一处。如果存在某一病变部分，则启动该激光装置，投射激光，以摧毁病变部分。这时，由于激光投射部位能通过监视电视35对导向光投射部位进行观察而作出判断，因此激光能可靠地投射到病体部分，从而进行高精度的治疗。还有，因为能在观察监视电视35或进行光谱诊断的同时投射激光，因此能即时判断病变部分是否已被完全摧毁。如果未完全摧毁，就再次投射激光。如果时间太长，可使气囊6收缩一次以解除堵塞（因为不需要长时间保持堵塞，因此要解除一下堵塞），然后再一次使血流阻止，并以冲洗液422替换血液同时投射激光。重复上述程序，直到病变部分被完全摧毁，如果病变部分已完全摧毁，就让气囊6收缩，解除堵塞，再将导管2拉出。随后，进行手术后的 必要处理之后便可结束手术。另外，在影象装置3中的处理结果，可以用例如一台微型计算机进行判断;全部操作，包括激光投射，均能自动和通过机械完成。

此外，上述影象装置3也可不包含光谱分析单元33，在此情况下因为不必使用0.355微米或0.266微米的紫外线，对于导向光施加部件7来说，只需一个波长变换元件就足够了。另外，所述导向光并不限于可见光，亦可在能由影象装置3成象的波长范围中选择一种光。还有，成象装置也不限于以上叙述的用电子学方法对来自内窥光纤的输出光进行处理，也可以使用依据用一光学系统的输出光而形成影象的一种装置。

上述导向光施加部件7并不限于波长变换元件71和72，也可以如图5所示，例如，在用于治疗的激光装置1之外再设置一光源。图中所示的导向光施加部件7是一个由激光输出控制单元73和激光振荡单元74组成的激光装置，其中激光振荡单元74发生振荡而发出一种其波长能被处理成可见影象的激光。由所述导向光激光装置7振荡而发出的导向激光，通过组合光学系统75和76，与用于治疗的激光组合，经由一组合部件13，再加到光导纤维上。

如上所述，依据本发明的血管内激光手术器械，由于激光投射位置能根据导向光的位置加以确定，因此激光能精确地投射到病变部位。所以，能够对病变部分进行快速、安全和可靠地治疗，达到特殊的疗效。此外，当使用波长变换元件作为导向光施加部件时，由于除激光装置外无需提供另外的光源，因而使光学系统得以简化。

Claims (1)

1、一种血管内激光手术器械，包括：

a)一导管(2)，该导管包含

内窥光纤(21)，用以对身体组织血管内的病变部分进行内窥观察，和

激光照射光纤(24)，用以对所述病变部分投射具有第一波长的激光，

b)一激光装置(1)，用以产生所述具有第一波长的激光，

c)一成象装置(3)，用以按照来自所述内窥光纤(21)的输出光而得到表示血管内部状况的影象，

d)一导向光施加部分(7，71，72)，该部件安排在所述激光装置(1)和所述激光照射光纤(24)之间，用以将所述具有第一波长的激光和具有第二波长的导向光施加到所述激光照射光纤(24)上，该导向光能借助所述成象装置(3)通过一成象程序而成为可目视的，

其特征在于：

e)所述导向光施加部件(7，71，72)包含

第一波长变换元件(71)，用以将一部分所述具有第一波长的激光变换成所述具有第二波长的导向光，并传送所述具有第一波长的激光的其余部分，

第二波长变换元件(72)，用以部分地将所述具有第二波长的导向光和所述具有第一波长的被传送的激光变换成具有第三和第四波长的第一和第二紫外光束，以便进行荧光光谱分析，以及

f)所述成象装置(3)包含一光谱分析器(33)，用以分析由所述紫外光束所产生的荧光光谱。

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