CN1049781A - 用于血管外科的激光手术器械 - Google Patents

Abstract

一种用于血管外科的激光手术器械，该器械依据 插入体内的导管1的输出光将血管的内侧情况显示 在成象装置3上，并将激光施加到病变部分，对其进 行治疗。该器械包括导管1和用于控制整个系统的 驱动控制单元7，导管1容纳有传输血管内侧影象的 影象传输通路11，和将激光引到血管病变部位的激 光引导通路14；由于激光是在依据内窥影象和光谱 分析结果而对激光装置2的驱动进行适当控制下产 生的，因此无需更换光纤即能在全部时间内确定诊断 进行治疗。

Description

本发明涉及一种用于血管外科的激光手术器械，更具体地说，涉及一种以激光切除血管内病变部分的血管外科用的激光手术器械。

在现有技术中，已有多种医疗诊断器械及其方法，用于消除由于诸如动脉硬化所造成的例如血管变窄或闭塞。

进行旁通手术是最保险的治疗方法，该方法以病人自己的一段血管或用例如人造血管来取代含有病变部分的血管以完全消除病变损害。然而，该方法需施行外科手术，活体组织需切开，身体不仅要遭受很大痛苦，还需花费昂贵的医疗费用。另外，虽然也有采用药物进行治疗的，但这只对治疗血栓有效，很难消除血管狭窄和闭塞病症。

因此，目前已有采用导管进行治疗的，即从体外将导管插入血管，使其达到病变部位，以便直接去除病因。

治疗方法之一是使用一种其顶端部位有一气囊的气囊导管，当其顶端到达病变部位时该气囊就膨胀，从而使血管的狭窄部分受到机械扩张。但是，由于狭窄部分只是被简单地扩张，因此并不能消除例如动脉硬化或血栓这类产生血管狭窄的病灶，在短期内旧病复发率高。此外，在由于血管完全堵塞而使气囊不能插入血管，或当动脉硬化而产生钙化的情况下，就很难以气囊来进行治疗。

另一种方法是使用激光，例如YAG激光（钇铝石榴石激光）或氩激光，以这种从一条光导纤维端发出的激光使装在导管顶端的金属或陶瓷片加热，将已加热的该陶瓷片压到病变部位，从而将病变部分烙掉。使用这种方法，虽然能够除去病变部分，但是激光加热功率却很难控制，如果陶瓷片过热，则正常的脉管壁也将受损或被碳化，从而可能造成新的脉管穿孔或新的变狭窄的危险。此外，如果脉管是弯曲的或完全被堵塞，由于陶瓷片不能插入从而不能使用该方法。

因此，也有使用来自例如YAG激光器、氩激光器和准分子激光器的激光的，即直接将光纤顶端射出的激光投射到病变部分上而使病变部分汽化蒸发。由于被激光投射的部分直接被汽化蒸发，因此这种激光也可用于完全堵塞的病变部分，并且在控制激光源输出、脉冲激光器的脉冲宽度和脉冲间隔时间的基础上，有可能对其功率进行精确控制。

顺便提及，在使用上述直接照射型的血管内激光手术器械对脉管中病变部分进行诊断和治疗的情况下，该治疗程序按下述（1）到（6）的步骤进行。即：

（1）将影象传输光纤和照明光传输光纤插到病变部位;（2）将含有药液、消毒剂和麻醉剂的冲流液（在照明光的波长范围内它几乎没有光损失）灌入脉管以替代血液，使之看起来透明;（3）在病变部分成为透明的条件下将脉管内的情况显示在显示屏上;（4）接着，从导管中拉出影象传输光纤并换上激光投射光纤;（5）通过激光投射光纤使激光投射到病变部分，以去除例如血栓。此时，还有这样一种情况，即，必要时，可将含有药液、消毒剂和麻醉剂的冲流液（在该激光的波长范围内其激光损失极小）灌入脉管以替代血液，使投射部位透明;（6）将照射激光时产生的废物吸出。

但是，在应用该方法时，由于在激光照射时不可能同时观看病变部位，因此很难判断激光是否准确被投射到病变部分。再有，由于仅用了内窥镜方法，因此只能进行病变部分的表观诊断，难以判断病体的真正性质，从而不能作出精确的诊断。因此，很难保证做到快速、安全和完善的治疗。

此外，操作者在完成上述第1步骤之后均需分别单独完成第2到第6步骤，操作程序相当麻烦，并且每种器械均需手工操纵，因而造成神经过度紧张。

再有，很难控制激光的投射时间长短和投射时刻，如果由此出现差错而造成照射能量过大，就会不单是病变部位而且连脉管内表面也有受到伤害的危险。而如果投射能量太小，则病变部分仍被保留着，就必须重复上述的操作步骤。

还有，使用常规的导管，由于必须以激光引导光纤替换影象传输光纤，因此就会出现难以实现急诊手术的问题。

考虑到以上这些问题，故本发明的目的是提供一种血管内的激光手术器械，用它可进行快速、安全和完善的治疗。

为了达到上述目的，本发明提供了一种血管内的激光手术器械，该器械中，脉管内的情况依据插入身体内的一条导管的输出光而显示在一个成象装置上。由于导管插入体内，使来自一个激光装置的激光投射到病变部位，从而对该病变部位进行治疗。所述激光手术器械包括：

一导管，它包含下述（1）到（6）个部件之全部或一个或几个部件，即（1）一条照明光传输通路，用于将照明光传到一脉管上;（2）一条影象传输通路，用于传送该脉管的影象;（3）一条激发光传输通路，用于将激发光传到该脉管上;（4）一条荧光传输通路，用于将荧光传到该脉管上;（5）一条激光引导通路，用于将激光引导到该脉管中的病变部分;以及（6）一条药液通道，用以使透明的药液流出到病变部分周围;

一成象装置，该装置用于依照通过影象传输通道而获得的输出光产生的内窥影象而进行外观显示，并完成对通过荧光传输通路而获得的荧光的光谱分析，同时显示出分析结果;

一激发光光源，该光源用于产生激发光，并将其送入所述激发光传输通路中;

一照明光源，该光源用于产生照明光，并将其送入所述照明光传输通路;

一激光振荡单元，该单元用于产生激光，并将其送入所述激光引导通路;

一药液喷流装置，该装置用于将透明的药液送入药液管道;以及

一驱动控制器，用于对激光投射时间、药液喷出和吸入时间进行单独调整，并调整激光投射和药液喷流及吸入的轮次和定时。

然而，所述驱动控制器的构成使其可通过成象装置调整内窥象显示时间和荧光分析时间，并调整内窥象显示和荧光分析的轮次和定时。

另外，由于导管必须做得很细，其外径要小于1.5mm，因此如果可能，需要将其部件做成使用中的通用件。所以，其中一些部件可以做成共用的，例如，一条传输通路既可用作影象传输通路，又可用作荧光传输通路;或者是激光引导通路也可用作激发光传输通路;还有，激发光光源也可作为激光振荡单元用。

此外，由于在激光照射的某些情况下存在由于激光照射而产生的废物，因此还可以设置一种抽取装置，用于经药液管道吸走废物。所述导管也可包含一条抽取通路，用于抽除废物，而不借用药液管道。

使用上述结构的血管内激光手术器械时，在导管插入脉管情况下，脉管中病变部分的病情和性质即能通过成象诊断装置和光谱诊断装置而获知。根据这些诊断结果，诸如激光输出状态和脉冲间隔时间等条件即可调整到最佳数值。这样，当使用激光进行治疗时，即可在使用内窥镜后的同样条件下采用本发明激光器械进行激光治疗。在这种情况下，与激光治疗同时，还可连续进行内窥镜或光谱测量。

以上述方式，使诊断和治疗同时或并行完成成为可能。

再有，如果激光照射时间长短以及药液的喷流和抽取都单独进行调整，而且对药液的喷流和抽取的运行和定时也进行调整，则在导管插入脉管的病变部位之后，从药液的喷出到抽除废物的整个程序都能自动完成。也就是说，整个操作时间仅为激光照射时间、药液喷流时间和抽取时间，而且各个装置都是由驱动控制器驱动运行和进行同步调整的，因此，可减少操作人员的工作量。此外，因为药液喷出后激光投射的同步和时间是受到调节的，因此无需担心健康脉管受损或者病变部分未去除。还有，由于照明光传输通路、影象传输通路、激光引导通路、药液管道和抽取通路等所有部件都容纳在所述导管中，因此无需以激光引导通路去更换影象传输通路，使诊断和手术得以快速完成。然而，对于细小脉管，必要时，可使用只包括上述（1）到（6）中的一个或几个部件的细导管进行诊断和治疗。

另外，如果借助成象装置而进行的内窥显示时间和荧光分析时间是由所述驱动控制器单元进行调整的，除此之外，内窥显示和荧光分析间的轮次和定时也受到调整，则由于影象显示是在一预先确定的时刻完成的，故无需对该成象装置进行操作。

图1是本发明的血管内激光手术器械一实施例的原理图;

图2是导管1的断面图;

图3是驱动控制器7所确定的定时图;

图4是该驱动控制器的流程图。

以下参照附图对本发明的一个实施例进行描述。

图1示出本发明的血管内激光手术器械的一个实施例，而图2示出了一条导管的断面。该血管内激光手术器械包括：一条工作导管1，该管包含一条照明光传输通路、一条影象传输通路、一条激光引导通路、一条冲流液管道和一条抽取通路（见图2）;一个激光振荡单元2;一个成象装置3，用于进行例如内窥影象的外观显示和荧光光谱分析显示以及影象资料的记录;一个照明光源4，用于将可见光送入照明光传输通路;一个冲流液馈送单元5，用于将冲流液输入冲流液管道;一个抽取单元6，用于在激光照射后经抽取通路抽吸废物，以及一驱动控制器7，用于调整成象装置3的内窥显示和分析显示的时间长短、激光照射时间，以及馈送和抽吸冲流液的时间长短，此外，还用于调节内窥显示、分析显示、激光振荡单元2、照明光源4、冲流液馈送单元5和抽取单元6的轮流驱动和定时驱动。

以下作进一步说明。导管1按下述方式构成：影象传输通路11、在影象传输通路11外缘安置的照明光传输通路12、冲流液管道13、激光引导通路14和抽取通路15固定在一种柔性媒介16中，其外表面以薄膜17包裹。所述导管1的外径极小，只有几毫米，最好小于1.5毫米。上述影象传输通路11的端部有一物镜，特别是，为了高质量成象，使用了低色散材料，并可做成一高精度的双侧缘（both  edges）光学系统。

至于激光振荡单元2，由于激光在身体组织中被大量吸收，以及在冲流液（例如血液或等渗氯化钠溶液）中几乎没有损失，因此需要使用惰性气体卤化物（例如XeCl、KrF和ArF）的脉冲振荡准分子激光器，它能有效地消除聚焦。激光振荡单元2的输出大小的控制是靠驱动控制器7对输出功率、脉冲宽度和脉冲重复频率的调节来完成的。另外，对激光输出进行控制，并将一低输出激光（紫外光范围）投射到病变部分，以及将来自病变部分的荧光通过影象传输通路11引出从而进行荧光光谱分析，这样病变部分的情况就可诊断清楚。

由于所用的激光振荡单元产生的激光处于紫外光范围，因此激光引导通路14是由具有高能量密度和低损耗能传输紫外光的材料，例如石英这种具有良好透射性的材料制成，并且对其端面进行高精度加工，以使该端面处不致发热。照明光传输通路12用可透过可见光的材料，例如具有高弹性的一组多条玻璃丝或塑料树脂制成，并由影象传输通路11的顶端外缘投射照明光。此外，导管1中还可放置一条控制线，使导管1的顶部易于导入病变部位。还可设置一气囊，以便使导管1顶部处的血流止住和凝固。

成象装置3包括：一分光系统31，用于使影象传输通路11的输出光分开;一影象接收单元32，用于接收由CCD（电荷耦合器件）元件分出的一束光;一光谱分析单元33，用于获取另一束分出的光的光谱分量和获取对应于低输出激光投射的病变部分所产生的荧光的光谱分量;一电视监视器34，用于将已处理过的影象信号显示在电视屏上;以及一VTR（磁带录象机），用于记录该影象。

照明光源4包括：一Xe灯，使可见光射入照明光传输通路12，从而将可见光射入脉管中。

冲流液馈送单元5包括一台泵，并与冲流液管道13共同作用，使冲流液通过该管道流到病变部分周围。

抽取单元6包括一台真空泵，泵的抽吸口与抽取通路15相连。激光照射后产生的废物经抽取通道15抽出。

包括一微型计算机的驱动控制器7用于对激光的脉冲宽度和脉冲重复频率进行调节，并对照明光源4、冲流液馈送单元5和抽取单元6的起动、停止和功率进行调节，此外还调整病变部分的显示时间和成象装置3的光谱分析时间。以下参照图3再作更详细的说明。驱动控制器7调整冲流液馈送时间（图3（A）中的斜线部分）、内窥时间，即成象装置3显示病变部分影象的时间（图3（B）中的斜线部分）、低输出激光的照射时间（图3（D）中的虚线部分）、经影象传输通路11获取的荧光光谱分析时间（图3（C）中的斜线部分）、激光照射时间（图3（D）中斜线部分）和抽吸时间（图3（E）部分），还对冲流液的馈送、内窥显示、光谱分析、激光照射和抽吸的轮次和定时进行调整。上述所谓光谱分析，就是指低输出的激光照射时而由病变部分所发出的荧光的光谱分析，因此该光谱分析所需的时间就相当于低输出激光的照射时间。在这种情况下，在上述的光谱观察过程中，存在着一种可选择地附着到病变部位预定给定的药剂（例如血紫质的偏差指示剂），在观察相应的附着部分的指示剂产生的特有的荧光光谱的基础上，也能有助于确定病变部分的位置。再有，上述内窥显示和光谱分析显示可一直显示在成象装置3上。

下面参照流程图4对上述血管内激光手术器械的操作过程作一说明。

操作人员首先将导管1导入一预定的脉管（例如冠状动脉），然后用驱动控制器7按下列程序启动该流程，即：

（1）将冲流液送入冲流液管道13，以取代病变部位中的血液，使之成为透明的（见图3A）;

（2）脉管的内侧被显示在电视监视器34上。操作者通过观察电视监视器34以判断是否存在病变部分。换句话说就是进行内窥程序（见图3B）;

（3）在上述内窥时刻之后延续某一时间，将低输出的激光投射到该病变部分，并使光谱分析结果显示在电视机上（见图3C、D）;

（4）光谱分析之后，再次将冲流液送入冲流液管道13，以取代病变部位中的血液，使之成为透明的，以及

（5）使病变部分显示在电视监视器34上，操作者进行内窥程序（见图3A和B左边的脉冲）;

（6）在内窥的同时将激光投射到待去除的病变部分（见图3D）。这样，照射后病变部分的疗效可立即得到证实;

（7）在上述激光照射之后，通过启动抽取单元6将脉管内产生的废物抽吸掉（见图3E）。

在上述实施例中，由于内窥时间、光谱分析时间、激光照射时间、冲流液喷出时间和抽吸时间均是由驱动控制器7单独调节的，并且操作能按上述（1）到（7）的流程（如参见图3和4那样）完成，因此，可减少导管1插入脉管中病变部位后操作者的一些麻烦的操作过程。

此外，由于冲流液喷出后的激光照射时刻和照射时间是受到调节的，因此有可能解除为健康脉管受损和病变部分仍未除去的担忧。

再有，由于该激光是一种紫外线，并且产生的是脉冲振荡，这种光能被人体组织大量吸收，同时这种脉冲能以很高的峰值功率产生，并可限定照射的有效的热作用面的周边范围，因此能以高精度完成这一精细治疗。与此同时，由于激光照射的同时监视着电视监视器34，因此可立刻判断病变组织的去除是否全部完成，如果未完成，可再次投射激光。

还有，激光的输出是受到控制的;低输出激光（处于紫外线范围内）投射到病变部分上，经影象传输通道11可将来自该病变部分的荧光导出，对该荧光进行光谱分析，从而，可诊断病变部分的状况。

然而，本发明并不限于上述实施例。例如容纳整个照明光传输通道12、影象传输通道11、激光引导通道14、药液管道和抽取通路15的导管1，也可使用只包含上述部件中几个部件的细小导管1来替代。

至于激光振荡单元，同样不限于使用准分子激光器，而可使用这样一种激光器：在这种激光器中，通过使用包含具有某一Q值的非线性晶体开关的例如用于紫外线范围内的Er∶YAG激光器，可获得第三谐波。

但是，当使用Er∶YAG激光器时，不言而喻，作为激光引导通道，其所含的光纤对于所施加的激光，应能通过很大的能量和具有很小的传输损失，例如可用氟化玻璃纤维或硫化玻璃纤维。

还有，激发光光源与激光振荡单元不总是需要共用的，例如可独立于激光振荡单元而使用一个准分子激光激发染料激光器。也可能作出这种设计的其它各种变型并不超出本发明的实质范围。

再有，也可将照明光传输通路用作上述荧光传输通路，并可在照明光源和照明光传输通路之间设置一光路切换单元，用于将荧光导向光谱分析装置。同样，激光引导通路也可用作上述荧光传输通路，并可在所述激光振荡单元和激光引导通路间设置一光路切换单元，用于将荧光导向光谱分析装置。上述激发光传输通路亦可用作荧光传输通路，并可在激发光光源和所述激发光传输通路间设置一光路切换单元，用于将荧光导向光谱分析装置。上述照明光传输通路也可用作激发光传输通路，并设置一切换单元，用于使进入照明光传输通路的入射光在照明光源发出的照明光和激发光光源发出的激发光之间进行切换。

如上所述，按照本发明的血管内激光手术器械，由于导管中既包含影象传输通路，又包含激光引导通路，以及所述激光可在内窥影象和光谱分析结果的基础上对激光单元的驱动进行适当控制下产生，因此，无需更换光导纤维即能在全部时间内进一步确定诊断状况而进行治疗。这样，病变部分就可得到快速、安全和可靠的治疗，并达到特殊效果。

再有，按照本发明的血管内激光手术器械，由于激光照射时间、药液喷流时间和抽吸时间均可由驱动控制器7单独调整，并且激光照射、药液喷出和抽吸的轮次和定时也能被调整，因此，在导管1插入脉管中的病变部位后，从药液喷出到废物抽吸的整个程序均能自动完成，使操作者的工作量可以减少。此外，在药液喷出后，激光的投射时刻和照射时间是受到调整的，因此有特殊效果，不必耽心健康脉管受损或病变部分未被去除。

Claims (12)

1、一种血管内激光手术器械，该器械可依据插入身体内的一条导管的输出光将血管的内部情况显示在一成象装置上，并可通过一激光装置将激光施加到病变部分，以便进行治疗，其特征在于该激光手术器械包括：

一导管，包含下述(1)到(6)个部件之全部或几个，即(1)一条照明光传输通路，用于将照明光传到一血管上；(2)一条影象传输通道，用于传送血管内侧的影象；(3)一条激发光传输通路，用于将激发光传送到该血管上；(4)一条荧光传输通路，用于将荧光传送到血管上；(5)一条激光引导通路，用于将激光引导到血管中的病变部位；以及(6)一条药液管道，用以喷出透明的药液至病变部分周围；

一成象装置，用于依据通过上述影象传输通道获得的输出光而产生的内窥影象显示出来；

一光谱分析装置，用于分析通过所述荧光传输通道而获得的荧光光谱，并显示出分析结果；

一激发光光源，用于产生激发光，并将其送入所述激发光传输通路；

一照明光源，用于产生照明光，并将其送入所述照明光传输通路；

一激光振荡单元，用于产生激光，并将其送入所述激光引导通路；

一药液喷流装置，用于将透明的药液送入所述药液管道；以及

一驱动控制单元，用于控制整个部件所构成的系统。

2、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述驱动控制单元单独地对激光照射时间、药液啧出时间、激发光照射时间和抽吸时间进行调整，还对激光投射、药液喷流、激发光投射和抽吸的轮次和定时进行调整。

3、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述驱动控制单元利用所述成象装置和/或光谱分析装置对进行内窥显示时间和荧光分析时间加以调整，还对内窥显示和荧光分析的轮次和定时进行调整。

4、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于还包括一抽吸装置，用于经所述药液管道抽吸由于激光照射而在血管中所产生的废物。

5、如权利要求4所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述导管包含一条单独的抽吸通路，用于抽吸由于激光照射而产生的废物。

6、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述激光振荡单元还用来作为所述激发光光源，并使用一条传输通路既作为所述激光引导通路，又作为所述激发光传输通路。

7、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述影象传输通路也作为所述荧光传输通路之用;所述成象装置依据经影象传输通路而得到的输出光显示一幅内窥影象，并分析经影象传输通路而得到的荧光的光谱，从而显示出分析结果。

8、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述照明光传输通路也作为所述荧光传输通路之用;并在照明光源和照明光传输通路之间设置一光路切换单元，用于将荧光引导到光谱分析装置中。

9、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述激光引导通路也作为所述荧光传输通路之用;并在所述激光振荡单元和所述激光引导通路之间设置一光路切换单元，用于将荧光引导到光谱分析装置。

10、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述激发光传输通路也作为所述荧光传输通路之用;并在所述激发光光源和所述激发光传输通路之间设置一光路切换单元，用于将荧光引导到光谱分析装置。

11、如权利要求1所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述照明光传输通路也作为所述激发光传输通路之用;并设置一切换单元，用于使进入照明光传输通路的入射光或者切换为照明光源发出的照明光，或者切换为激发光光源发出的激发光。

12、如权利要求11所述的血管内激光手术器械，其特征在于，所述照明光源也可作为所述激发光光源之用。

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