CN113855228B - 一种用于消融手术光纤的护套结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于消融手术光纤的护套结构，属于医疗器械技术领域，解决了现有技术中光纤无法对肿瘤进行精准适形消融的问题。本发明包括护套和光路调节组件；所述光路调节组件设于所述护套上，且能够改变位于所述护套内的光纤发出的激光的光路以对目标病灶区域进行适形消融。本发明能够对目标病灶区域进行精准适形消融。

Description

一种用于消融手术光纤的护套结构

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于消融手术光纤的护套结构。

背景技术

近年来，磁共振成像引导的激光间质热疗在治疗肿瘤方面显示出广泛的临床应用价值。该技术是利用激光释放的热量对病变组织进行消融，被认为是一种比开放手术侵入性更小的手术。但该项消融手术仍有其突出的缺点：难以做到精准适形消融。临床已知的肿瘤的形状有多种多样，有息肉状、乳头状、结节状、分叶状、囊状、弥漫性肥厚状、溃疡状、浸润性包块状等等。想要对各种形态的肿瘤进行精准适形消融，一是需要精准无误的手术规划，例如，针对某一特定的肿瘤形状给出一个或多个手术通道，然后一次性使用一种或多种不同型号的光纤进行消融；二则是要依靠于对激光能量的灵活调控。

现阶段通常采用光纤作为激光的传输介质，光路的出光范围及方向均由光纤型号来决定。在激光消融术中，常用的有弥散光纤、环形光纤和侧射光纤三种光纤型号。这三种光纤型号均有不同的出光范围，例如，环形光纤的前端出光方式为沿径向全周输出；弥散光纤的前端出光方式为沿径向并且沿轴向按预先定义的长度全周输出；侧射光纤的前端出光方式将为沿径向侧面输出。

因此，想要做到精准的适形消融，就要尽可能的使操作者在激光消融手术时根据术前规划和肿瘤形状灵活调整出光方向和/或出光范围。然而，目前激光消融手术在国内还未广泛推行，市面上也鲜有在既定的光纤型号下，可再次灵活调控出光方向和/或出光范围的消融光纤护套或类似产品。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于消融手术光纤的护套结构，用以解决现有光纤无法对肿瘤进行精准适形消融的问题。

本发明提供了一种用于消融手术光纤的护套结构，包括护套和光路调节组件；

所述光路调节组件设于所述护套上，且能够改变位于所述护套内的光纤发出的激光的光路以对目标病灶区域进行适形消融。

进一步地，所述光路调节组件为反光膜，所述反光膜设于所述护套的侧壁上。

进一步地，所述反光膜设于所述护套的内侧壁上和/或外侧壁上。

进一步地，通过改变所述反光膜沿所述护套的侧壁周向的覆盖范围和/或改变所述反光膜所在所述护套的侧壁的形状能够改变所述护套的出射光范围。

进一步地，所述护套为细长的管状结构。

进一步地，所述护套的横截面形状为规则或非规则的圆环。

进一步地，所述光路调节组件还包括增透膜，所述增透膜设于所述反光膜的相对侧。

进一步地，所述光路调节组件为透镜结构，所述透镜结构位于所述护套的侧壁面上。

进一步地，所述光路调节组件还包括透镜结构，所述反光膜和所述透镜结构分别位于所述光纤的两侧。

进一步地，所述透镜结构为聚光镜或发散镜。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明在护套上设有光路调节组件，当光纤用于消融手术时，通过设置于护套上的光路调节组件改变光纤发出的激光的路径，即可使激光完成对目标病灶区域的肿瘤进行消融，不用考虑肿瘤位置、形状和大小的影响，避免了为了避开通道上的阻碍而带来的技术困难、成本增加及操作不便等问题。

(2)本发明的多种形状的护套结构，实现了弥散光纤侧射出光；通过护套上做相应的反射层或者光学透镜结构，实现了弥散光纤的侧射出光，并可以按实际需求二次调整光的发散角及消融范围。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为具体实施例的护套结构示意图；

图2为具体实施例1的护套结构横截面示意图(一)；

图3为具体实施例1的护套结构横截面示意图(二)；

图4为具体实施例1的护套结构横截面示意图(三)；

图5为具体实施例1的护套结构横截面示意图(四)；

图6为具体实施例1的护套结构横截面示意图(五)；

图7为具体实施例1的护套结构横截面示意图(六)；

图8为具体实施例1的护套结构横截面示意图(七)；

图9为具体实施例1的护套结构横截面示意图(八)；

图10为具体实施例2的护套结构示意图；

图11为具体实施例3的护套结构示意图(一)；

图12为具体实施例3的护套结构示意图(二)；

图13为具体实施例4的护套结构横截面示意图(一)；

图14为具体实施例4的护套结构横截面示意图(二)；

图15为具体实施例4的护套结构横截面示意图(三)；

图16为具体实施例4的护套结构横截面示意图(四)；

图17为具体实施例4的护套结构横截面示意图(五)；

图18为具体实施例4的护套结构横截面示意图(六)；

图19为具体实施例4的护套结构横截面示意图(七)；

图20为具体实施例4的护套结构横截面示意图(八)。

附图标记：

101-护套；102-反光膜；103-增透膜；104-透镜结构；

200-光纤；300-目标病灶区域；301-消融区域。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

基于改善消融光纤出光方向和出光范围灵活可控、精准适形地将激光照射至病灶的目的，创作者在现有技术和缺陷的基础上，对消融用侵入式手术器械进行了多方位的调整，以消融光纤为例进行说明：1、不用对消融用光纤本身作进一步优化设计，避免了光纤制作的工艺难题，降低开发成本；2、现有光纤及护套结构较为固定，对病灶消融范围的控制和出光方向的控制仅仅依赖于激光源本身的波长大小和光纤型号。也就是说，在选定了某一光纤型号的基础上，照射至病灶上的光路也就唯一确定，手术期间只能对光纤进行轴向移动或旋转改变光的传输方向，但无论是轴向移动还是旋转都将会使光纤的耦合效率变低，进而影响消融结果。而本申请在光纤护套上(非光纤本身)配置光路调节组件，实现了对激光光路的多次调节，并避免了直接对光纤进行轴向移动或旋转的机械动作，在保证了良好出光的前提下，又能做到对病灶的精准适形消融，进一步提高了消融用光能的利用率。

至此，本发明提出了一种用于消融手术光纤的护套结构(以下简称“护套结构”)，如图1-图20所示，所述护套结构包含一护套101，所述护套101为一细长的管状结构，光纤200位于所述护套101的管腔内。光路调节组件被一体式和/或分体式的配置于所述护套101上。所述光路调节组件能够改变位于所述护套101内的光纤200发出的激光光路以便对目标病灶区域300进行精准适形消融。

与现有技术相比，本实施例提供的护套结构，在所述护套上设有光路调节组件，当光纤用于消融手术时，通过设置于所述护套上的光路调节组件改变或二次改变光纤发出的激光传输路径，在不考虑肿瘤位置、形状和大小的情况下即可完成对目标病灶区域内肿瘤的适形消融，进而使激光消融手术的术前规划变得简单快捷。同时，借助于光路调节组件对光路传输的改变所带来的消融范围的不规则性可以灵活避开对手术通道附近的上重要组织的伤害。

在优选的实施例中，所述护套101具备有一定的硬度，其材质优选PC(Polycarbonate；聚碳酸酯)塑料，所述护套101有保护光纤200的作用，隔绝光纤200与组织直接接触，避免所述光纤200损伤人体组织。考虑到所述护套101需要伸到人体组织内，利用其内设置的光纤200对目标病灶区域300的癌变细胞进行消融，所述护套101的前端设有一定的锥度，可以起到为光纤200建立消融通道的作用。所述光路调节组件设于所述护套101的侧壁上。由于所述光纤200的出光位置为所述光纤200的前端，因而，所述光路调节组件靠近所述护套101的前端设置，即所述光路调节组件相应于所述光纤200的出光部位置而设置。

通过在护套101的侧壁上设置能够多次改变光路的光路调节组件，将光纤200发出的激光传输路径根据需要进行调节，调节后的激光路径可以更有针对性地对目标病灶区域300进行适形消融。此外，相较于光纤的制造工艺而言，对护套的结构设计和制作更为容易，因此可以制造出多种形式的消融光纤的护套结构，为手术操作者提供了更为广泛的选择性，让激光消融手术变得更为简单。以下将以脑肿瘤为例，集合激光消融技术对本发明做出详细的阐述。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1图9所示，公开了一种用于消融手术光纤的护套结构(以下简称“护套结构”)，护套结构包括护套101和光路调节组件，所述光路调节组件设于所述护套101的侧壁前端，所述光路调节组件能够改变位于所述护套101内的光纤200发出的激光的光路以对目标病灶区域300进行消融。图2-图9、图11-图12、图14、图16、图18及图20中，所述护套结构的出射光能够覆盖的消融范围为消融区域301。

请再次参阅图1，在本实施例1中，所述光路调节组件为反光膜102，所述反光膜102设于所述护套101的侧壁上，所述反光膜102能够将入射的光变为平行光并射出。具体地，所述反光膜102粘贴在所述护套101的壁上。

需要说明的是，所述反光膜102在护套101上既有沿护套101轴向的覆盖长度，也有沿护套101周向的覆盖宽度，以下所提到的覆盖均指反光膜102沿护套101周向的覆盖范围。

如图1-图4、图6-图9所示，所述反光膜102可以设在护套101的内壁，考虑到所述反光膜102在外壁时会与内壁发生反射损耗一部分能量，将所述反光膜102设在内壁上可以避免激光的能量损耗，保证激光的效率；如图5所示，所述反光膜102也可以设在护套101外壁，将所述反光膜102设在外壁上更加方便操作。优选的，将所述反光膜102设于护套101的内壁上。所述发光膜102设在内壁或外壁上对于光路的调节作用相同。

需要说明的，在其他实施例中，反光膜102同样既可以设在护套101的内壁，也可以设在护套101的外壁，在其他实施例中，不再一一赘述。

值得注意的是，反光膜102也可以同时设于护套101的内壁和外壁上，此种结构下，由于位于重叠区内外壁上的反光膜102不起作用，因而设在内壁上的反光膜102和设在外壁上的反光膜102根据需求进行方案选择。

由于所述光纤200设于所述护套101内，当光纤200的光纤头发出激光时，激光照射到反光膜102上，然后被以平行光射出，使得所述光纤200发出的激光可以朝向反光膜102的相对的方向聚集，用于消融该方向上的目标病灶区域300。一方面，由于平行光的射出，进一步增强了出光的均匀性，照射在所述目标病灶区域300的光能就越均匀；另一方面，反光膜102二次改变了光路传输路线，使所有的光路都朝向同一方向射出，增大了光能的损毁力度，在激光功率不变的情况下，对所述目标病灶区域300的消融范围扩大。

优选的，所述光纤200可为环形光纤或者弥散光纤，也就是说所述光纤200为周向出光时，所述反光膜102设置于护套101的内壁前端的任意位置，所述光纤200发出的激光在没有设置反光膜102的部分直接射出，在设置反光膜102的位置将所述光纤200发出的激光反射回去，与直接射出的激光汇合至目标病灶区域300。

本实施例1中，通过在所述护套101的内壁上设置发光膜102，将光纤200射出的光线全部导向目标病灶区域300的方向，以实现激光沿光纤20单侧方向的发射，可以针对特定部位的目标病灶区域300进行消融。此时，弥散光纤配合护套也能实现侧射出光。

可理解地，由于所述护套101内壁为弧形面，所述反光膜102在护套101内壁上覆盖的面积以及弧形面的形状将影响反射光的线路。也就是说可以改变所述反光膜102在护套101上的覆盖面积和/或改变护套101内壁形状来获得不同的出光范围，以满足对所述目标病灶区域300的不同范围、不同方向的消融。

通过改变所述护套101设有反光膜102侧的内壁结构及光纤200相对于反光膜102的位置来获取不同的出光范围，可以避让开重要的组织比如血管、海马体等。以下仅列出3种形式的护套结构。

形式一：如图2所示，所述护套101的横截面为非规则圆环(护套101的内、外壁均为非规则圆形)，包括上半圆环和下半圆环，上半圆环未设置所述反光膜102，下半圆环的内壁设有所述反光膜102，下半圆环的曲率大于上半圆环的曲率，且下半圆环靠近所述光纤200的轴心，下半圆环的内壁弧面比上半圆环的内壁弧面更加平缓，在平缓的内壁上设置所述反光膜102，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角(护套101的出光范围边界与光纤200的中心的夹角)不大于90°，使得所述光纤200发出的激光最后汇聚成小范围出射角度，比如直角或者成锐角。

本实施例中，在所述护套101的平缓内壁上设有反光膜102，从护套结构的横截面看，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角不大于90°，使得光纤200发出的激光以较小的角度范围出射，对目标病灶区域300进行消融，出射光能够覆盖的范围为消融区域301。

如图3所示，所述护套101的横截面为非规则圆环(护套101的内壁为非规则圆形，外壁为规则圆形)，在护套101的内壁上设置所述反光膜102，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角不大于90°，且反光膜102覆盖护套101的绝大部分内壁，使得所述光纤200发出的激光最后汇聚成小范围出射角度，比如锐角，对目标病灶区域300进行消融。

如图4所示，所述护套101的横截面为规则圆环(护套101的内、外壁均为规则圆形)，在护套101的内壁上设置所述反光膜102，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角不大于90°，使得所述光纤200发出的激光最后汇聚成小范围出射角度范围，比如直角或者成锐角。

如图5所示，所述护套101的横截面为规则圆环(护套101的内、外壁均为规则圆形)，在护套101的外壁上设置所述反光膜102，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角不大于90°，使得所述光纤200发出的激光最后汇聚成小范围出射角度范围，比如直角或者成锐角。可理解的，在其他横截面结构的护套101(如图2-图4)的外壁上设置反光膜102能够达到相同的效果，在此不再一一赘述。

可理解的，通过改变所述反光膜102在护套101上的覆盖范围也可得到未覆盖反光膜102部分的圆心角在90°～180°内变动。

形式二：如图6所示，所述护套101的外壁为规则的圆，内壁为非规则的圆，内壁包括上弧面和下弧面，上弧面与外壁同心，下弧面不与外壁同心，下弧面上设有所述反光膜102，设有反光膜102的内壁侧的壁厚大于未设置反光膜102的内壁的壁厚，使得下弧面的曲率大于上弧面的曲率，此结构使得下弧面靠近所述光纤200的轴心，在下弧面上设有所述反光膜102，从护套结构的横截面看，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角为180°，使得光纤200出射的激光最终汇聚成180°的范围出射，可以对目标病灶区域300进行180°范围的覆盖消融。

如图7所示，所述护套101的内壁和外部均为规则的圆，内壁面上设有所述反光膜102，从护套结构的横截面看，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角为180°，使得光纤200出射的激光最终汇聚成180°的范围出射，可以对目标病灶区域300进行180°范围的覆盖消融。

形式三：如图8所示，所述护套101的外壁为规则的圆，内壁为非规则的圆，内壁包括上弧面和下弧面，上弧面与外壁同心，下弧面不与外壁同心，下弧面上设有所述反光膜102，设有反光膜102的内壁侧的壁厚大于未设置反光膜102的内壁的壁厚，使得下弧面的曲率大于上弧面的曲率，此结构使得下弧面靠近所述光纤200的轴心，在下弧面上设有所述反光膜102，从护套结构的横截面看，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角大于180°，使得光纤200出射的激光最终汇聚成大于180°角度的范围出射，可以对目标病灶区域300进行更大范围的覆盖消融。

如图9所示，所述护套101的外壁和内壁均为规则的圆，在内壁面上设有所述反光膜102，从护套结构的横截面看，所述护套101未覆盖反光膜102的部分的圆心角大于180°，使得光纤200出射的激光最终汇聚成大于180°角度的范围出射，可以对目标病灶区域300进行更大范围的覆盖消融。

可理解地，在本实施例1中，所述护套101的横截面可以是规则的圆环，也可以是非规则的圆环，通过改变所述反光膜102的覆盖范围和/或相对于光纤200的位置能够得到不同的出光范围。优选护套101的横截面为规则的圆环，内壁设有反光膜102的形式。

实施例2

本发明的又一个具体实施例，如图10所示，公开了一种用于消融手术光纤的护套结构(以下简称“护套结构”)，与实施例1的不同之处在于，所述光路调节组件包括反光膜102和增透膜103，所述增透膜103设于反光膜102的相对侧，从而增加护套101的透光量，减少或消除杂散光，使得光纤200发出的激光尽量多的照射到目标病灶区域300进行消融。

本实施例中，通过增透膜103与反光膜102的结合使用，使得目标病灶区域300能够获得更多的激光，达到更佳的消融效果。其他结构和有益效果与实施例1的相同，在此不再一一赘述。

实施例3

本发明的又一个具体实施例，如图11-图12所示，公开了一种用于消融手术光纤的护套结构(以下简称“护套结构”)，护套结构包括护套101和光路调节组件，所述光路调节组件设于所述护套101的侧壁前端，所述光路调节组件能够改变位于所述护套101内的光纤200发出的激光的光路以对目标病灶区域300进行消融。

在该实施例3中，所述光路调节组件为透镜结构104，所述透镜结构104可以改变消融范围的大小和/或形状。因为所述透镜结构104的增加，把原来呈圆环状的消融区域转变为如图11、图12所示形状的消融区301，进而可以适配更多的不规则肿瘤。

所述透镜结构104位于护套101上，可理解地，透镜结构104既可以作为单独的部件设于护套101的内壁上，比如将透镜结构104粘贴在护套101的内壁上，也可以作为所述护套101的一部分。

本实施例中，为了减小护套结构的体积，所述透镜结构104和所述护套101是一体结构。当然也可以在所述护套101的侧壁上制作透镜结构104，所述透镜结构104嵌设在护套101的侧壁设置的槽内。

所述透镜结构104可以为聚光镜或发散镜，其中聚光镜优选为凸透镜，发散镜优选为凹透镜。

请再次参阅图11，所述透镜结构104为凸透镜，所述光纤200发出的激光周向发散，经过凸透镜后变为平行光出射，可以局部突出和/或加深对透镜结构104所在部位的目标病灶区域300的消融。

如图12所示，所述透镜结构104为凹透镜，所述光纤200发出的激光周向发散，经过凹透镜后变的更加发散，扩大透镜结构104所在位置出光的覆盖范围，增强消融效果。

本实施例提供的护套结构，在所述护套101上设有透镜结构104，透镜结构104具体设于护套101的侧壁前端，当光纤200用于消融手术时，通过设置于所述护套101上的透镜结构104改变光纤200发出的激光的路径，因此对形状不规则肿瘤的消融变得更为灵活和易于操作。

实施例4

本发明的又一个具体实施例，如图13-图20所示，公开了一种用于消融手术光纤的护套结构(以下简称“护套结构”)，护套结构包括护套101和光路调节组件，所述光路调节组件设于所述护套101的侧壁前端，所述光路调节组件能够改变位于所述护套101内的光纤200发出的激光的光路以对目标病灶区域300进行消融。

所述光路调节组件包括反光膜102和透镜结构104，所述反光膜102用于将所述光纤200出射的光线都导向目标病灶区域300的方向，以实现单方向的发射；所述反光膜102和所述透镜结构104配合可以适配更多不同形状的肿瘤。

所述反光膜102和透镜结构104相对设置，分别位于所述光纤200的两侧。如图13-图16所示，所述透镜结构104为凸透镜，光纤200周向发射的激光在遇到反光膜102时被平行返回至凸透镜后进行聚焦，加上光纤200直接透过凸透镜形成的平行光束，能够增强对目标病灶区域300某一区域的消融。

如图17-图20所示，所述透镜结构104为凹透镜，光纤200周向发射的激光在遇到所述反光膜102后被平行返回至凹透镜，经过凹透镜折射后以更大的折射角散发，加上光纤200直接透过凹透镜折射的光束，能够增强对目标病灶区域300特定范围的消融。

可理解地，本实施例中，也可以改变反光膜102的覆盖面积及设有反光膜102处的弧形面的结构来获得不同的出光范围，如上文实施例1所示，在此不再赘述。

本发明在护套上设置光路调节组件来改变光纤的出光轨迹，通过本发明的护套结构，配合普通光纤便能够实现侧射出光的效果；且不同的光路调节组件可以配合组合使用，以更加多种不同的形式适配各种情况下的肿瘤，更好的适形消融。护套的工艺成本相对于特殊光纤要简单，便宜，更换更加方便。

本发明的多种形状的护套结构，实现了弥散光纤侧射出光；通过护套上做相应的反射层或者光学透镜结构，实现了弥散光纤的侧射出光，并可以按实际需求调整光的发散角及消融范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于消融手术光纤的护套结构，其特征在于，包括护套（101）和光路调节组件；

所述光路调节组件设于所述护套（101）上，且能够改变位于所述护套（101）内的光纤（200）发出的激光的光路以对目标病灶区域（300）进行适形消融；所述光路调节组件设于所述护套（101）的侧壁上，且位于所述护套（101）的前端并与所述光纤（200）的出光部位置对应；所述光纤（200）产生径向光；

所述光路调节组件由反光膜（102）和增透膜（103）组成，所述反光膜（102）设于所述护套（101）的侧壁上，所述增透膜（103）设于所述反光膜（102）的相对侧；或，所述光路调节组件由反光膜（102）和透镜结构（104）组成，所述透镜结构（104）位于所述护套（101）的侧壁面上，所述透镜结构（104）可以改变消融范围的大小和/或形状，所述反光膜（102）和所述透镜结构（104）分别位于所述光纤（200）的两侧；

通过改变所述反光膜（102）沿所述护套（101）的侧壁周向的覆盖范围和/或改变所述反光膜（102）所在所述护套（101）的侧壁的形状能够改变所述护套（101）的出射光范围；通过改变所述护套（101）设有所述反光膜（102）侧的内壁结构及所述光纤（200）相对于所述反光膜（102）的位置获取不同的出光范围。

2.根据权利要求1所述的用于消融手术光纤的护套结构，其特征在于，所述反光膜（102）设于所述护套（101）的内侧壁上和/或外侧壁上。

3.根据权利要求1-2任一所述的用于消融手术光纤的护套结构，其特征在于，所述护套（101）为细长的管状结构。

4.根据权利要求1所述的用于消融手术光纤的护套结构，其特征在于，当所述光路调节组件由反光膜（102）和透镜结构（104）组成时，所述透镜结构（104）为聚光镜或发散镜。