CN103479428B - 一种激光溶脂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光溶脂系统，包括：激光器模块、控制器、冷却组件、手术光纤装置和光纤连接器；所述激光器模块包括第一激光器组件和第二激光器组件；所述第一激光为用于指示照射区域的可见波长激光，所述第二激光为用于溶脂的红外波长激光，所述第一激光和所述第二激光的波长不同。本发明输出两个波长的激光，利用扁圆头光纤输出的椭圆形激光束，在浅薄的脂肪层中快速、顺畅、安全熔脂。依靠光纤识别系统，通过射频读写器，查询所述射频传输存储器中初始数据，识别手术光纤的制造和状态，根据使用记录存储新数据，控制器可以识别和控制光纤的一次性使用，防止交叉感染。

Description

一种激光溶脂系统

技术领域

本发明涉及激光、电子、机械技术，特别涉及一种激光溶脂系统，系统利用扁圆头光纤输出的椭圆形激光束，在浅薄的脂肪层中快速、顺畅、安全熔脂。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，减肥市场的整体需求，人们不断通过各种手段探索、研究和尝试各种微创减肥溶脂的方法和途径。

目前，微创减肥的方法主要有超声溶脂、局部注射溶脂、传统激光溶脂。

超声溶脂的原理是通过一种磁性转换器或压电晶体将电能转化为机械能。在手术过程中，探头在皮下发出一定频率和能量的超声波，微机械效应、热效应和空穴效应同时作用于生物组织，将脂肪组织乳化，最后通过负压吸脂设备将乳化后的脂肪细胞抽吸出来。超声波吸脂的消脂效果虽然很好，但超声溶脂术中热损伤、术后血清肿以及热效应造成的皮肤烧伤等并发症的发生率较高，且不适于局部细微处的雕刻，特别是脸部、颈部、后背、肌肉成份较多的小腿部位。

局部注射溶脂是以中胚层治疗为基础，将药物混合液注入患者体内,通过药物作用以达到分解脂肪的目的。药物混合液的有效成分是磷酸卵磷脂和脱氧胆酸，最初用于静脉注射治疗血液性疾病。虽然此方法是非侵入性疗法，但是到2007年8月18日为止，此溶脂方法未被FDA批准，且由于药物剂量控制问题，有可能引起结节感染及恶心等不良反应。还可能出现不同程度的皮下出血、瘀斑、黄疽、皮肤溃疡等。

传统激光溶脂手术使用的光纤操作端面多是平头光纤，这种光纤的能量输出有直线性和不扩散性，激光的光线角度稍微产生轻微偏差都有可能引起皮肤的灼伤，而且溶脂效率低，增加术者的痛苦和医生的工作时间。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提出一种激光溶脂系统，系统利用扁圆头光纤输出的椭圆形激光束，在浅薄的脂肪层中快速、顺畅、安全熔脂。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种激光溶脂系统，包括：激光器模块、控制器、冷却组件、手术光纤装置和光纤连接器；其特征在于：

所述激光器模块：用于产生激光和输出激光，所述模块包括两个激光器组件、散热的热沉、合光组件和光纤耦合接口；

所述控制器：用于控制激光模块按照设定输出相应模式的激光；

所述冷却组件：与所述激光模块热沉接触，用于冷却激光模块；

所述手术光纤装置和光纤连接器：手术光纤装置通过光纤连接器与光纤耦合接口连接输出激光器模块产生的激光；

所述两个激光器组件分别是第一激光器组件和第二激光器组件；

所述第一激光器组件用于发出第一激光，所述第二激光器组件用于发出第二激光，其中，所述第一激光为用于指示照射区域的可见波长激光，所述第二激光为用于溶脂的红外波长激光，所述第一激光和所述第二激光的波长不同，两个不同波长的激光经合光组件合并为一束激光到光纤耦合接口。

方案进一步是：所述合光组件包括由硅基板上的氧化硅层实现的三条相交在一点的光波导组成，其中一条光波导为激光合成输出光波导，其余两条为激光输入光波导，其中，输出光波导的断面面积大于输入光波导的断面面积，在输出光波导前端设置有激光导出耦合透镜组，在输入光波导前端分别设置有激光导入耦合透镜组，在两个激光导入耦合透镜组的前端分别设置有激光输入光纤，所述激光输入光纤分别连接所述第一激光器组件和第二激光器组件，所述激光导出耦合透镜组的前端设置有激光导出光纤，所述激光导出光纤连接所述光纤耦合接口。

方案进一步是：所述两个输入光波导的相交角度不大于30度，所述激光合成输出光波导与两个输入光波导的夹角相等、并且相互之间形成Y字形状，所述输入光波导和输出光波导横截面为正方形，其中，输入光波导横截面是边长为450um的正方形，输出光波导横截面是边长为650um的正方形，两个输入光波导分别通入第一激光波长为650nm和第二激光波长为980nm的激光，所述激光导入耦合透镜组与激光输入光纤的距离为5mm，所述激光导出耦合透镜组与激光导出光纤的距离为5mm，所述两个输入光波导的输入端为球面，所述激光合成输出光波导的输出端为球面。

方案进一步是：所述第一激光是连续、闪烁、连续和闪烁交替模式激光中的一种；所述第二激光是连续、调制脉冲模式激光中的一种。

方案进一步是：所述第二激光输出的调制脉冲模式为可调占空比连续输出模式，其中占空比的范围为0.3-0.9。

方案进一步是：所述系统进一步包括在手术光纤装置的激光输出光纤上设置的测距传感器，测距传感器信号传递至控制器，所述测距传感器是使用单模光纤通过无菌铠甲固定于距离光纤输出端面5mm处，控制器基于激光输出光纤与被溶脂软组织间的间距，控制激光器的输出功率。

方案进一步是：所述冷却组件，包括半导体制冷片、蒸发器、热管、空热交换器、风扇，所述半导体制冷片的冷端与激光器模块热沉接触；所述半导体制冷片的热端与蒸发器接触；热管分别与蒸发器和空热交换器连接；空热交换器内侧固定风扇。

方案进一步是：所述系统还包括射频读写器和射频传输存储器，所述控制器通过所述射频读写器查询所述射频传输存储器中初始数据、识别手术光纤的ID信息，并根据使用记录存储新数据。

方案进一步是：所述手术光纤装置包括光纤操作手柄和手术光纤，手术光纤插入光纤操作手柄，所述手术光纤的一端连接光纤连接器，手术光纤的另一端是扁圆头末端；其中，扁圆头末端的扁侧缘与手术光纤侧缘边平行。

方案进一步是：所述扁圆头末端扁圆最大直径与手术光纤的芯径的比值为1.2-2.0。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明利用激光特有的对生物组织相互作用的结果，运用一定能量的激光，经电脑数字定位后通过光导纤维作为载体对肥胖部位进行辐射照射，以此将体内脂肪溶化掉，从而达到明显的瘦身效果。本激光系统比注射溶脂、超声吸脂优越的地方就在于它的创伤更小，排脂量更大，还可以应用于局部细微处的雕刻，操作更加简便快捷，安全性更高，治疗后恢复快，不会对人体造成不必要的损害。

本发明能够输出两个波长的激光，以满足熔脂手术中的需要。在实际熔脂手术中，可以利用扁圆头光纤输出的椭圆形激光束，在浅薄的脂肪层中快速、顺畅、安全熔脂。依靠光纤识别系统，通过射频读写器，查询所述射频传输存储器中初始数据，识别手术光纤的制造和状态，根据使用记录存储新数据，控制器可以识别和控制光纤的一次性使用，防止交叉感染。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明扁圆头手术光纤末端光强分布示意图；

图3为本发明手术光纤装置结构示意图；

图4为本发明光纤识别示结构意图；

图5为本发明测距光纤工作原理示意图。

具体实施方式

一种激光溶脂系统实施例，参见图1至图4，所述系统包括：激光器模块1、激光驱动电源2、控制器3、冷却组件4、手术光纤装置5和光纤连接器6；

激光器模块：用于产生激光和输出激光，所述模块包括两个激光器组件、散热的热沉、合光组件和光纤耦合接口；

激光驱动电源：用于驱动激光器发出激光，所述电源与所述激光模块连接；

控制器：用于控制激光模块按照设定输出相应模式的激光以及组件与模块与装置之间的联动控制；

冷却组件：与所述激光模块热沉接触，用于冷却激光模块；

手术光纤装置和光纤连接器：手术光纤装置通过光纤连接器与光纤耦合接口连接输出激光器模块产生的激光；

所述激光器模块包括第一激光器组件和第二激光器组件；

所述第一激光器组件用于发出第一激光；

所述第二激光器组件用于发出第二激光；

其中，所述第一激光为用于指示照射区域的可见波长激光，所述第二激光为用于溶脂的红外波长激光，所述第一激光和所述第二激光的波长不同，其范围在500nm至1500nm之间选择，两个不同波长的激光经所述合光组件合并为一束激光到光纤耦合接口。

实施例中，作为一个优选方案，所述第一激光的波长为650nm，所述第二激光的波长为980nm。

实施例中，所述第一激光组件和所述第二激光组件为半导体激光器。

实施例中，所述装置还包括带有触摸屏的显示器，所述显示器用于人机交互界面的显示，触摸屏用于输入运行数据和控制指令。

实施例中，所述合光组件包括由硅基板上的氧化硅层实现的三条相交在一点的光波导组成，其中一条光波导为激光合成输出光波导，其余两条为激光输入光波导，其中，输出光波导的断面面积大于输入光波导的断面面积，在输出光波导前端设置有激光导出耦合透镜组，在输入光波导前端分别设置有激光导入耦合透镜组，在两个激光导入耦合透镜组的前端分别设置有激光输入光纤，所述激光输入光纤分别连接所述第一激光器组件和第二激光器组件，所述激光导出耦合透镜组的前端设置有激光导出光纤，所述激光导出光纤连接所述光纤耦合接口。

实施例中，所述两个输入光波导的相交角度不大于30度，所述激光合成输出光波导与两个输入光波导的夹角相等、并且相互之间形成Y字形状，所述输入光波导和输出光波导横截面为正方形，其中，输入光波导横截面是边长为450um的正方形，输出光波导横截面是边长为650um的正方形，两个输入光波导分别通入第一激光波长为650nm和第二激光波长为980nm的激光，所述激光导入耦合透镜组与激光输入光纤的距离为5mm，所述激光导出耦合透镜组与激光导出光纤的距离为5mm，所述两个输入光波导的输入端为球面，所述激光合成输出光波导的输出端为球面。

实施例中，所述第一激光是连续、闪烁、连续和闪烁交替模式激光中的一种；所述第二激光是连续、调制脉冲模式激光中的一种。

实施例中，所述第二激光输出的调制脉冲模式为可调占空比连续输出模式，其中占空比的范围为0.3-0.9。作为一个优选方案，所述第二激光输出的调制脉冲模式占空比为0.5.

实施例中，所述系统进一步包括在手术光纤装置的激光输出光纤上设置的测距传感器，测距传感器信号传递至控制器，所述测距传感器是使用单模光纤通过无菌铠甲固定于距离光纤输出端面5mm处，控制器基于激光输出光纤与被溶脂软组织间的间距，控制激光器的输出功率。基于光纤与软组织脂肪间的间距，控制激光器的输出功率。通过此激光相位测距方法测量腔内光纤与软组织脂肪的距离。

实施例中，所述冷却组件，包括半导体制冷片、蒸发器、热管、空热交换器、风扇，所述半导体制冷片的冷端与激光器模块热沉接触；所述半导体制冷片的热端与蒸发器接触；热管分别与蒸发器和空热交换器连接；空热交换器内侧与风扇连接。

实施例中，所述系统包括射频读写器和射频传输存储器，所述控制器通过所述射频读写器，查询所述射频传输存储器中初始数据，识别手术光纤的构造和状态，并根据使用记录存储新数据。

实施例中，所述手术光纤装置包括光纤操作手柄和手术光纤，手术光纤插入光纤操作手柄，所述手术光纤的一端连接光纤连接器，手术光纤的另一端是扁圆头末端；其中，扁圆头末端的扁侧缘与手术光纤侧缘边平行。

实施例中，所述扁圆头末端扁圆最大直径与手术光纤的芯径的比值为1.2-2.0。

上述实施例中，激光器模块可以采用现有的高功率半导体激光模块，第一激光的波长为650nm，功率范围可以选择为5-10mW;第二激光的波长为980nm，功率范围可以选择为20-150W。

激光器是否发出激光，或是发出脉冲激光或连续激光，包括输出激光的功率，可以通过控制器来控制。控制器根据人机交互界面输入的指令和数据，控制激光驱动电源向激光器模块中的第一激光器组件和第二激光器组件输出驱动电流，使第一激光器组件和第二激光器组件发出激光。第一激光为用于指示照射区域的可见波长激光，可以按照设定输出连续、闪烁、交替模式激光，其中连续模式一旦选择并执行，控制器即控制第一激光组件的激光驱动电源输出连续电流，使第一激光连续输出，持续照明扁圆头手术光纤末端前方的熔脂区域；闪烁模式一旦选择并执行，控制器即控制第一激光组件的激光驱动电源输出断续电流，使第一激光连续闪烁输出，持续闪烁照明扁圆头手术光纤末端前方的熔脂区域；交替模式一旦选择并执行，控制器即控制第一激光组件的激光驱动电源输出与第二激光器组件输出驱动电流交替工作的电流，使第一激光与第二激光交替输出，持续交替照明扁圆头手术光纤末端前方的熔脂区域。第二激光为用于熔脂的红外波长激光，可以按照设定输出连续、调制脉冲模式激光，其中连续模式一旦选择并执行，控制器即控制第二激光组件的激光驱动电源输出连续电流，使第二激光连续输出，持续照射扁圆头手术光纤末端前方的熔脂区域；调制脉冲模式一旦选择并执行，控制器即控制第二激光组件的激光驱动电源按照设定的占空比输出调制电流，使第二激光连续输出调制激光，持续照射扁圆头手术光纤末端前方的熔脂区域。前述的第二激光输出还同时受到脚踏开关的控制，踩下脚踏开关时输出，抬起脚踏开关时停止输出。

调制激光在较低的占空比时，可以减小被照射的组织区域的热积累，防止对真皮组织产生热损伤，在占空比范围为0.3时，第二激光的平均输出功率优选小于50瓦。

上述技术方案在一个光纤中能够输出两个波长的激光，以满足熔脂手术中的需要。在实际熔脂手术中，可以利用扁圆头光纤输出的椭圆形激光束，在浅薄的脂肪层中快速、安全熔脂。

上述技术方的激光熔脂系统，依靠光纤识别系统，通过射频读写器，查询所述射频传输存储器中初始数据，识别手术光纤的制造和状态，根据使用记录存储新数据，控制器可以识别和控制光纤的一次性使用，防止交叉感染。

一个利用可调激光占空比的980nm波长半导体激光器作为溶脂能量源的优选实施方案。

此波长在血液中具有优异的吸收性并且在水中具有较差的吸收能力，其作用于组织上的渗透为大约2-3mm，利用此特点可以有效实现软组织的消融。同时利用其对水的低吸收能力，可产生与止血效应相关的组织汽化以及透明变白，故其还具有有效的强化止血效应。

利用激光的光热溶解原理,将激光光束选择性地作用于脂肪细胞,使脂肪细胞在激光光束的光热效应作用之后,均匀的液化排出,这是特别为消除多余脂肪组织而提出的一项创新理念。激光光束作用于深层和浅层脂肪,将激光的能量直接传到脂肪细胞上,并对其进行均匀的加热,在加热的过程中可以通过调节占空比的方式低量叠加热量来控制能量,从而改变结缔组织和脂肪的结构,对脂肪组织同时具有光热效应，使脂肪细胞分解并均匀液化,同时光热效应还使脂肪细胞与正常(细胞)分离,脂肪溶解后,通过特定的针头,将脂肪溶液排出体外，从根本上减少脂肪细胞的数量,从而有效规避术后的吸脂反弹情况。

激光溶脂在传统减肥的基础上,科学地采用了光波的溶脂原理,能在短短的几十分钟内分层液化脂肪,并轻松的排出体外，大大缩短手术时间，提高手术效率，同时减少了患者的痛苦。由于激光能量输出端采用了光纤，对皮肤表面损伤非常小,所以术后皮肤紧致,也解决了传统吸脂皮肤出现凹凸不平的情况。

图2示出一种新型光纤输出末端的设计方案。本系统选用光纤510的输出末端511为扁圆头形状，图2示出扁圆形光纤未端结构和光强分布8。该扁圆形体是实心的透明石英玻璃扁圆球，光纤输出末端的圆弧玄长512与光纤直径513的比值优选为1.5:1-2:1。经过试验，扁圆头形光纤能量输出呈矩形能量带状分布，较平面型光纤在光纤末端的能量输出分布上横向范围更长，此特点可增加激光与脂肪的接触面积，增加脂肪消融效率，提高手术效率。

此外，扁圆头形状利于光纤能在身体各部位软组织7脂肪层内顺利滑动，其圆弧形探头能自动避绕血管、神经及其他组织，激光连续发射瞬间释放能量，击碎脂肪包膜，溶解脂肪层，并以低负压轻轻排出体外。由于光纤的直径细，对皮肤表面的创口小，能轻松实现对精细部位的雕塑，减小对真皮组织和脂肪下组织的损伤，较传统吸脂更能保证皮肤光滑平整，快速实现身塑形。

图3从两个方向示出一种新型的扁形光纤操作手柄的结构，该操作手柄312主体为内部中空的管状结构，其内部用于容置光纤，手柄前端用于安装吸引管或探针314，手柄另一端安装锁紧螺母与光纤护管310，用于导入并锁紧光导纤维。

手术光纤从激光溶脂机连入手柄并进入探针内部直至于探针前端伸出适当的长度(可调)后，保证手柄两翼与光纤的扁圆头316的侧圆边平行后锁紧螺母。

本设计方案为激光溶脂中的软性光纤提供了刚性承载体，同时便于医生在手术过程中了解光纤输出端（即扁圆头316端）深入体内后在不可见的情况下的准确位置，提高手术的精确性，整体结构简洁实用，易于安装和拆卸，操作方便。

图4示出一种带有非接触的射频通信接口的光纤连接器的优选方案，主机可以识别和控制光纤的一次性使用，防止交叉感染。

通常光纤都设有ID识别码，当主机410需要插入光纤414时，安装于主机光纤接口处的发射线圈电路板会发射某频率的载波功率，此时安装于光纤接收端口412的接收线圈会与发射线圈进行电耦合，使接收电路通过接收线圈向主机410发出接收信号，主机通过系统识别光纤ID是否被接受过，以此避免光纤的重复使用，防止交叉感染。

本系统提出了光纤末端与软组织脂肪距离控制系统来提升激光功率的利用率和保护光纤端面损伤，利用激光相位测距的方法测试距离，对发射的激光进行光相位调制，用激光传输时调制信号的相位空间变化，通过鉴相器计算相位变化。根据相应波长，可以计算光纤末端到结石距离。根据光纤与脂肪的不同距离，可以计算出脂肪上的光斑直径。计算脂肪的所需功率密度。从而达到设定最好距离的目的。实施方法如图4所示：通过使用激光源18的耦合进入光纤19，再通过透镜20聚光激光21直射到脂肪组织22，22反射激光23到透镜24，透镜24将光聚焦到光纤25，通过鉴相器26经连线27显示到整机28上。根据波长和相位计算出光纤末端和与结石的距离。距离测量精度为毫米量级。其中光纤19与光纤25为单模光纤，利用无菌铠甲固定在传能光纤上。

已参照附图描述了本发明的优选实施例，但应当理解，本发明并不限于所述精确实施例，并且其中在不脱离如所附权利要求所定义的本发明的范围或精神的前提下，本领域的技术人员可进行各种变化和修改。

Claims (7)

1.一种激光溶脂系统，包括：激光器模块、控制器、冷却组件、手术光纤装置和光纤连接器；其特征在于：

所述激光器模块：用于产生激光和输出激光，所述模块包括两个激光器组件、散热的热沉、合光组件和光纤耦合接口；

所述控制器：用于控制激光模块按照设定输出相应模式的激光；

所述冷却组件：与所述激光模块热沉接触，用于冷却激光模块；

所述手术光纤装置和光纤连接器：手术光纤装置通过光纤连接器与光纤耦合接口连接输出激光器模块产生的激光；

所述两个激光器组件分别是第一激光器组件和第二激光器组件；

所述第一激光器组件用于发出第一激光，所述第二激光器组件用于发出第二激光，其中，所述第一激光为用于指示照射区域的可见波长激光，所述第二激光为用于溶脂的红外波长激光，所述第一激光和所述第二激光的波长不同，两个不同波长的激光经合光组件合并为一束激光到光纤耦合接口；

所述合光组件由硅基板上的氧化硅层实现的三条相交在一点的光波导组成，其中一条光波导为激光合成输出光波导，其余两条为激光输入光波导，其中，输出光波导的断面面积大于输入光波导的断面面积，在输出光波导前端设置有激光导出耦合透镜组，在输入光波导前端分别设置有激光导入耦合透镜组，在两个激光导入耦合透镜组的前端分别设置有激光输入光纤，所述激光输入光纤分别连接所述第一激光器组件和第二激光器组件，所述激光导出耦合透镜组的前端设置有激光导出光纤，所述激光导出光纤连接所述光纤耦合接口；

所述两个输入光波导的相交角度不大于30度，所述激光合成输出光波导与两个输入光波导的夹角相等、并且相互之间形成Y字形状，所述输入光波导和输出光波导横截面为正方形，其中，输入光波导横截面是边长为450um的正方形，输出光波导横截面是边长为650um的正方形，两个输入光波导分别通入第一激光波长为650nm和第二激光波长为980nm的激光，所述激光导入耦合透镜组与激光输入光纤的距离为5mm，所述激光导出耦合透镜组与激光导出光纤的距离为5mm，所述两个输入光波导的输入端为球面，所述激光合成输出光波导的输出端为球面。

2.根据权利要求1所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述第一激光是连续、闪烁、连续和闪烁交替模式激光中的一种；所述第二激光是连续、调制脉冲模式激光中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述第二激光输出的调制脉冲模式为可调占空比连续输出模式，其中占空比的范围为0.3-0.9。

4.根据权利要求1所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述冷却组件，包括半导体制冷片、蒸发器、热管、空热交换器、风扇，所述半导体制冷片的冷端与激光器模块热沉接触；所述半导体制冷片的热端与蒸发器接触；热管分别与蒸发器和空热交换器连接；空热交换器内侧固定风扇。

5.根据权利要求1所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述系统还包括射频读写器和射频传输存储器，所述控制器通过所述射频读写器查询所述射频传输存储器中初始数据、识别手术光纤的ID信息，并根据使用记录存储新数据。

6.根据权利要求1所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述手术光纤装置包括光纤操作手柄和手术光纤，手术光纤插入光纤操作手柄，所述手术光纤的一端连接光纤连接器，手术光纤的另一端是扁圆头末端；其中，扁圆头末端的扁侧缘与手术光纤侧缘边平行。

7.根据权利要求6所述的一种激光溶脂系统，其特征在于，所述扁圆头末端扁圆最大直径与手术光纤的芯径的比值为1.2-2.0。