CN114206278A - 准分子激光光纤的个性化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于在激光系统中的个性化激光探针，其中，每个激光探针包括为给定用户定制的一个或更多个特征以便由此改进激光治疗手术的性能和结果。

Description

准分子激光光纤的个性化
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月19日提交的美国申请No.16/389,425的优先权和权益，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及用于医疗激光系统的光纤。
背景技术
青光眼是导致视神经受损并且导致视力丧失的一组眼睛病症。虽然青光眼可以发生在任何年龄，但它在老年人中更常见并且是60岁以上人群失明的主要原因之一。青光眼的主要风险因素是高眼压，其中眼内压高于正常。升高的眼内压可以导致视神经萎缩、随后的视野障碍、以及如果不及时治疗的话最终会失明。
眼内压是由眼睛的睫状突产生的房水液体及其穿过被称为小梁网的组织的引流的功能。小梁网是眼睛中位于角膜基底周围的组织区域，并且负责将房水引流到被称为Schlemm氏管的眼睛中的淋巴样血管中，该Schlemm氏管随后将引流的房水递送到血流中。房水穿过小梁网的适当流动和引流保持眼睛内的压力正常平衡。在开角青光眼中，最常见类型的青光眼、小梁网的变性或阻塞可能导致减缓或完全阻止房水的引流，导致液体的积聚，从而增加了眼内压。在这种压力的应力下，视神经纤维受损并且可能最终死亡，导致永久性视力丧失。
如果早期治疗，可能减缓或停止青光眼的进展。根据青光眼的类型，治疗选项可以包括滴眼剂、口服药物、外科手术、激光治疗、或任何这些的组合。例如，开角青光眼的治疗可以包括(诸如过滤外科手术等的)外科手术治疗和外科手术植入支架或植入物(即，引流管)；在外科手术治疗中，在眼睛的巩膜中创建开口并且去除小梁网的一部分；在外科手术植入支架或植入物中，将小管分流器定位在眼睛内以帮助液体引流。然而，此类治疗是高度侵入性的，并且可能存在许多并发症，包括泄漏、感染、低血压(例如，低眼压)，并且需要手术后长期监测以避免晚期并发症。
最近，微创激光治疗已经用于治疗青光眼。在此类治疗中，外科医生使用激光来热修改和/或完全刺穿各种结构，包括小梁网和/或Schlemm氏管。例如，激光小梁切开术是一种手术，其中，外科医生将激光光纤的工作端引导穿过眼睛的角膜切口并且朝向小梁网，以及施加激光能量以破坏网的一部分以在网中创建允许房水更自由地流入Schlemm氏管的通道。在微创激光治疗期间，需要很高的精度。例如，外科医生必须能够将激光光纤正确地定位在相对于小梁网和Schlemm氏管的正确位置处，以确保由激光创建的所得穿孔或通道是最佳的。然而，当前的激光光纤选项是有限的。大多数激光光纤是类似的构造并且具有类似的特征。因此，当外科医生选择他们选择的激光光纤时，外科医生具有非常少的选项。相反，外科医生被迫使用激光光纤，该激光光纤缺乏给定外科医生在执行某些手术时所需的某些特性，诸如期望的手感、反馈和激光光纤的总体功能。因此，激光治疗可能不充分，因为可能无法实现期望的引流，因此患者可能需要额外的术后手术来降低眼内压。例如，使用当前的激光光纤选项，外科医生可能将激光定位成太靠近或太远离小梁网和Schlemm氏管和/或将激光定位成相对于小梁网和Schlemm氏管的不适当角度处，从而导致非预期的旁支组织损坏或创建不适当并且不能提供所期望的引流的通道。
发明内容
本发明提供了用于激光系统中的个性化激光探针。激光探针是被配置成与激光单元一起使用的一次性使用的一次性探针。激光单元包括激光源，激光源用于产生要提供给与激光源耦接的激光探针的激光能量。每个激光探针都是手持式装置，该手持式装置包括手持式本体和光纤，该光纤包括延伸穿过其中的光纤芯。在将激光探针耦接到激光单元时，光纤芯适于将来自激光源的激光辐射引导到探针的递送尖端，用于将激光能量传送到期望的治疗区域。每个激光探针包括为给定用户(例如，外科医生或执行涉及激光治疗的手术的其他医疗专业人员)定制的一个或更多个特征。
任何给定探针的特定特征是基于给定用户的个人偏好。特征通常可以涉及探针的部分的形状和/或尺寸以及探针的部分的物理特性。在一些实施例中，基于外科医生的个人偏好，给定探针的手持式本体可以包括特定尺寸(包括宽度、长度和直径)，以改进贴合度和手感。在一些实施例中，光纤芯的递送尖端的轮廓可以基于外科医生的偏好来成形，其中，尖端可以以期望的角度倾斜以使得能够更精确地控制手术。在一些实施例中，基于外科医生的偏好，激光探针的远端可以具有一定程度的柔性或刚度，进一步提供手术过程中改进的手感和可操作性。
激光探针的个性化为外科医生提供了定制的贴合度、手感和功能。外科医生被更好地装备以成功地执行给定手术，否则由于激光光纤选项之间缺乏变化而可能证明该给定手术是困难的。具体地，本发明的激光探针和激光单元优选地用于使用激光小梁切开术永久治疗青光眼。通过提供个性化激光探针，外科医生更舒适的使用激光探针并且能够以所要求的精度执行该手术以确保目标区域的最佳激光治疗。具体地，通过使用个性化激光探针，外科医生能够更好地将激光发射定位成横向于Schlemm氏管，以创建穿孔或通道，从而改进液体引流、增加房水流并且减小眼睛中的压力。将激光探针布置在横向于Schlemm氏管的位置处，来提供更大量的表面区域用于激光的光消融而提供最佳结果，从而产生改进的穿孔，因此改进液体引流。
附图说明
图1是示出了内部解剖结构的眼睛的示意性剖视图。
图2是眼睛前房内的解剖的局部透视图，其描绘了角膜巩膜角。
图3示出了本公开的准分子激光系统。
图4示出了准分子激光单元的实施例。
图5示出了与准分子激光系统一起使用的探针的实施例。
图6示出了与准分子激光系统一起使用的探针的实施例。
图7示出了沿着图6的线A-A截取的探针的截面图。
图8示出了沿着图6的线B-B截取的探针的截面图。
图9示出了探针的远端部分的放大图。
图10A和图10B示出了具有不同倾斜角的探针的递送尖端的放大图。
图11和图12示出了探针的远端部分在不同方向上弯曲的放大图。
具体实施方式
本发明提供了用于激光系统中的个性化激光探针。激光探针是被配置成与激光单元一起使用的一次性使用的一次性探针。激光单元包括激光源，该激光源用于产生要提供给与该激光源耦接的激光探针的激光能量。每个激光探针都是手持式装置，该手持式装置包括手持式本体和光纤，该光纤包括延伸穿过其中的光纤芯。在将激光探针耦接到激光单元时，光纤芯适于将来自激光源的激光辐射引导到探针的递送尖端，用于将激光能量传送到期望的治疗区域。
每个激光探针包括为给定用户(例如，外科医生或执行涉及激光治疗的手术的其他医疗专业人员)定制的一个或更多个特征。激光探针的个性化为外科医生提供定制的贴合度、手感和功能。外科医生被更好地装备以成功地执行给定手术，否则由于激光光纤选项之间缺乏变化而可能证明该给定手术是困难的。具体地，本发明的激光探针和激光单元优选地用于使用激光小梁切开术永久治疗青光眼。通过提供个性化激光探针，外科医生更舒适的使用激光探针并且能够以所要求的精度执行该手术以确保目标区域的最佳激光治疗。具体地，通过使用个性化激光探针，外科医生能够更好地将激光发射定位成横向于Schlemm氏管，以创建穿孔或通道，从而改善液体引流、增加房水流并且减小眼睛中的压力。将激光探针布置在横向于Schlemm氏管的位置处，来提供更大量的表面区域用于激光的光消融而提供最佳结果，从而产生改进的穿孔，因此改进液体引流。
本发明的系统特别好地适用于期望对目标组织进行激光治疗的眼内手术。具体地，本发明的激光源和激光探针优选地用于治疗青光眼并且在执行激光小梁切开术中是有用的。然而，应注意的是，与本公开一致的系统可以用于各种病症的任何激光治疗中，包括其他眼睛病症(即，诸如增生性糖尿病性视网膜病变或黄斑水肿的糖尿病性眼部疾病、年龄相关性黄斑变性情况、视网膜撕裂、以及早产儿视网膜病变、以及用于校正屈光不正的激光辅助原位角膜炎(LASIK)(诸如近视(弱视)或散光))以及一般和其他实践区域(非眼部实践区域)中的其他病症。
为了充分理解本发明，提供了眼睛解剖的简要概述。图1是示出了内部解剖结构的眼睛的示意性剖视图。如图所示，眼睛的外层包括用作眼睛的支撑框架的巩膜17。巩膜的前部包括角膜15，角膜15是使光能够进入眼睛的透明组织。前房7位于角膜15和晶状体4之间。前房7包括被称为房水1的持续流动的清澈液体。晶状体4通过纤维悬韧带连接到眼睛，纤维悬韧带连接到睫状体3。在前房7中，虹膜19围绕晶状体4的外周边并且在其中心处包括瞳孔5。瞳孔5控制穿过晶状体4的光量。后房2位于晶状体4和视网膜8之间。
图2是眼睛前房内的解剖的局部透视图，其描绘了角膜巩膜角。如所示，眼睛的解剖进一步包括小梁网9，该小梁网9是围绕眼睛内的虹膜19的海绵组织的窄带。小梁网具有可变的形状并且大小是微观的。小梁网具有三角形的截面并且具有在100-200微米范围内变化的厚度。小梁网由具有微米大小的孔的不同纤维层组成，微米大小的孔形成用于房水流出的液体通路。小梁网9在其前缘、Schwalbe线18处被测量至约100微米的厚度，该Schwalbe线18在角膜15与巩膜17的近似接合处。
小梁网在其基底处变宽至约200微米，其中，小梁网和虹膜19附接到巩膜突上。穿过小梁网9中的孔的通路引导穿过称为近小管小梁网13的非常薄的多孔组织，该近小管小梁网13进而邻接称为Schlemm氏管11的结构的内侧。Schlemm氏管11填充有房水和血液组分的混合物，并且分支进入收集器通道12，收集器通道12将房水排入静脉系统中。因为眼睛持续产生房水，小梁网、近小管小梁网或Schlemm氏管中的任何阻塞都会阻止房水容易地从前眼房逸出，从而导致眼睛内的眼内压升高。
眼睛具有用于引流位于角膜巩膜角中的房水1的引流系统。通常，睫状体3产生房水1。房水从后房2穿过瞳孔5流入前房7至小梁网9并流入Schlemm氏管11至收集器通道12至房水静脉。在大部分开角青光眼(即，特征在于视角容易可见的小梁网的青光眼)中发生的房水流出的阻塞通常位于近小管小梁网13的区，近小管小梁网13的区位于小梁网9与Schlemm氏管11(更具体地，Schlemm氏管的内壁)之间。期望通过增强眼睛使用固有引流系统的能力来校正该流出阻塞。
当例如在近小管小梁网13处出现阻塞时，眼内压随时间逐渐增加，由此导致视神经的损伤和萎缩、随后的视野障碍以及如果不及时治疗的话最终会失明。本发明的激光探针非常适用于治疗青光眼。具体地，如在本文将更详细描述的，激光探针被配置成耦接到激光源上并且将激光能量从激光源传送至小梁网13，从而导致(至少包括小梁网13，并且在一些情况下，包括Schlemm氏管11的)组织的光消融，用于在网(以及可能地Schlemm氏管11)中创建通道，由此改进进入Schlemm氏管11中的流体引流并且减小眼睛中的眼内压。
图3示出了准分子激光系统，该准分子激光系统包括激光单元系统100以及可耦接至激光单元系统100的多个激光探针200(1)、200(2)、200(n)。系统100包括用于产生激光能量的激光源102和用于控制激光能量的输出的控制器108。激光源102包括准分子激光器104和气体盒106，气体盒106用于向激光器104提供适当的气体组合。准分子激光器104是紫外线激光器的形式，其通常在UV光谱区中操作，并产生纳秒脉冲。准分子增益介质(即，气体盒106中所含的介质)通常是含有惰性气体(例如，氩、氪或氙)和反应性气体(例如，氟或氯)的气体混合物。在电刺激和高压的合适条件下，产生称为准分子(或在惰性气体卤化物的情况下为激基复合物)的伪分子，其仅能以激励状态存在，并可以产生UV范围内的激光。
在准分子分子中发生激光作用是因为它具有结合(缔合)激发态，但是具有排斥(解离)基态。诸如氙和氪的惰性气体是高度惰性的并且通常不形成化学化合物。然而，当(通过放电或高能电子束诱导)处于激发态时，惰性气体可以与自身(准分子)或与卤素(激基复合物)(诸如氟和氯)形成暂时结合的分子。被激发的化合物可以通过经历自发或受激发射而释放其过量能量，导致强烈排斥的基态分子，基态分子非常快速地(在皮秒的量级上)解离回两个未结合的原子。这形成粒子数反转。本系统100的准分子激光器104是XeCl准分子激光器并且发射308nm的波长。
如将在本文中更详细地描述的，激光单元系统100的许多部件可以被容纳在诸如可移动平台的壳体中，以被设置在要执行该手术的设置(例如，操作室、手术室、门诊室设置等)中，并且探针200(1)-200(n)可以连接至壳体以在治疗期间使用。在将探针200耦接到壳体上时，探针200的光纤芯耦接到激光源102并且被适配成将来自激光源102的激光辐射引导穿过光纤并且到达治疗区域。
控制器108为操作者(即，外科医生或其他医疗专业人员)提供对(从准分子激光器104到探针200的光纤芯的)激光信号的输出的控制，且进而对来自探针200的激光能量的传送进行控制。控制器108可以包括被配置为执行任何前述操作的软件、固件和/或电路。软件可以体现为记录在非暂时性计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可以体现为在存储器设备中被硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。如在本文的任何实施例中所使用的，“电路”可以包括例如单独地或以任何组合地硬连线电路、可编程电路(诸如包括一个或更多个单独指令处理核的计算机处理器)、状态机电路、和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。例如，控制器108可以包括硬件处理器，该硬件处理器耦接至非暂时性计算机可读存储器，该非暂时性计算机可读存储器包括可由处理器执行以致使控制器执行如本文所述的激光系统100的各种功能的指令。
图4示出了设置在仪器400中的准分子激光单元100的实施例。如前所述，系统100的一个或更多个部件可以被容纳在仪器400内。在本实施例中，激光源102(包括准分子激光器104和气体盒106)和控制器108被容纳在壳体402内。壳体402具有轮404并且是便携式的。仪器400还包括推拉手柄405，所述推拉手柄405有助于仪器400的便携性。仪器400还包括连接端口406，连接端口406用于接收激光探针200的连接端以在探针200的光纤芯与激光源102之间建立连接。仪器400还包括用于操作者的各种输入，诸如紧急停止按钮410和电源开关412。仪器400还包括脚踏板414，该脚踏板414从壳体402延伸并且可操作以提供对从准分子激光器104到探针200的光纤芯的发射的递送的控制。仪器400还包括显示器416，该显示器416可以是交互式用户界面的形式。在一些示例中，交互式用户界面显示患者信息、机器设置和手术信息。如先前所描述的，操作者可以经由交互式用户界面手动地输入激光探针数据，以由此向控制器108提供这样的数据。然而，在一些实施例中，可以经由系统100的相关联读取器从探针200上的可读装置或标签自动读取数据。
如图所示，本发明提供了与准分子激光单元100一起使用的多个个性化激光探针200(1)-200(n)。激光探针200(1)-200(n)是一次性使用的一次性探针，所述一次性使用的一次性探针配置用于与激光单元一起使用，一次一个。当(经由连接部件406)将激光探针200耦接至激光单元时，探针200的光纤芯适于将来自准分子激光器104的激光辐射引导至探针的递送尖端，以将激光能量传送至期望的治疗区域。如在本文将更详细描述的，每个激光探针200(1)-200(n)可以包括为给定用户(例如，外科医生或执行涉及激光治疗的手术的其他医疗专业人员)定制的一个或更多个特征。因此，仅需要单个准分子激光单元100，并且多个不同配置的探针200(1)-200(n)可以与单元100一起使用。
图5示出了与准分子激光系统100一起使用的探针500的实施例，示出了具有加帽的远端递送尖端506的探针500。图6示出了移除了帽514的探针500的实施例，从而暴露了探针500的递送尖端506。探针500是一次性使用的一次性单元。探针500通常包括光纤芯，光纤芯通过连接器502(细长线)耦接至激光源102，连接器502从探针500的本体延伸并且具有连接组件504，连接组件504被配置为被容纳在仪器400的连接端口406内。探针500还包括递送尖端506，(来自光纤芯的)激光能量可以从该递送尖端506发射。探针500包括手持式本体508，该手持式本体508可以包括具有脊或凹陷512的手指抓握部510。手持式探针500的本体508可以是金属或塑料。
图7和图8分别示出了沿着图6的线A-A和线B-B截取的探针500的截面图。如图所示，光纤芯518延伸穿过探针500并形成连接器502的一部分。保护套516围绕光纤芯518。在一些示例中，保护套516是保护性塑料或橡胶套。光纤芯518进一步形成探针500的递送尖端506的一部分。金属护套520围绕光纤芯518和光纤520。在一些情况下，不锈钢护套520围绕并保护光纤芯518。
每个激光探针包括为给定用户(例如，外科医生或执行涉及激光治疗的手术的其他医疗专业人员)定制的一个或更多个特征。任何给定探针的特定特征是基于给定用户的个人偏好。特征通常可以涉及探针的部分的形状和/或尺寸以及探针的部分的物理特性。在一些实施例中，基于外科医生的个人偏好，给定探针的手持式本体508可以包括特定尺寸以改进贴合度和手感，特定尺寸包括宽度、长度和直径。
在一些实施例中，光纤芯的递送尖端506的轮廓可以基于外科医生的偏好来成形，其中，该尖端可以以所期望的角度倾斜以使得能够更精确地控制手术。图9示出了探针的远端部分的放大图。图10A和图10B示出了具有不同倾斜角507的探针的递送尖端506的放大图。例如，如图10A所示，如由用户的个人偏好确定的，倾斜角θ1可以大于倾斜角θ1。另外地或可替代地，基于外科医生的偏好，激光探针的远端可以具有特定程度的柔性或刚度，进一步提供手术过程中改进的手感和可操作性。例如，图11和图12示出了探针的远端部分506a在不同方向上弯曲(弯曲的远端部分506b)的放大图。因此，围绕所述光纤芯518的外护套520可以包括具有允许期望的弯曲或刚度的特性的某些材料。
激光探针的个性化为外科医生提供了定制的贴合度、手感和功能。外科医生被更好地装备以成功地执行给定手术，否则由于激光光纤选项之间缺乏变化而可能证明该给定手术是困难的。具体地，本发明的激光探针和激光单元优选地用于使用激光小梁切开术永久治疗青光眼。例如，在使用本发明的激光系统和探针的激光小梁切开术手术期间，医生引导探针的递送尖端穿过眼睛中的角膜切口并且朝向小梁网。医生可以使用Gonio透镜和/或照明源来帮助定位递送尖端。在一些示例中，医生使用光源(诸如Gonio透镜、内窥镜、或其他照明源)来帮助调整探针的放置。
通过提供个性化激光探针，外科医生更舒适的使用激光探针并且能够以所要求的精度进行该手术以确保目标区域的最佳激光治疗。例如，外科医生能够更好地将激光发射定位成横向于Schlemm氏管。一旦递送尖端处于横向于Schlemm氏管的位置处，医生就将一系列激光能量发射递送至小梁网。通过在横向于Schlemm氏管或斜向于Schlemm氏管的位置处设置激光探针，与如果激光在平行或垂直于Schlemm氏管的位置中相比，激光被递送到更大量的表面区域。因此，递送尖端在横向于Schlemm氏管的位置处的布置实现了网和/或Schlemm氏管中的最佳光消融和通道形成。当在组织中创建通道形成时，递送尖端的定向和定位是至关重要的，因为实现通道在网中相对于Schlemm氏管的横向放置提供了最佳引流。将激光探针布置在横向于Schlemm氏管的位置处，通过提供更大量的表面区域用于激光的光消融来提供最佳结果，从而产生改进的穿孔，因此改进液体引流。
引用并入
对诸如专利、专利申请、专利公开、期刊、书籍、论文、web内容等其他文件的参考和引用已经在本公开中进行。出于所有目的，所有这些文件特此通过引用整体并入本文。
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Claims (16)

1.一种用于执行眼内手术的系统，所述系统包括：
激光单元，所述激光单元包括激光源；以及
多个激光探针，所述多个激光探针耦接至所述激光器单元，每个激光探针均包括手持式部件和光纤芯，所述光纤芯用于将激光能量从所述激光源传送至目标组织以用于对所述目标组织进行治疗，其中，所述多个激光探针中的每一个均包括为相应用户定制的一个或更多个特征。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，基于所述相应用户的偏好，所述手持式部件包括尺寸，所述尺寸包括宽度、长度和直径。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，每个激光探针包括递送尖端，所述递送尖端适于向所述目标组织发射激光能量。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，基于所述相应用户的偏好，所述递送尖端是直的或成角度的。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括外护套，所述外护套围绕所述光纤芯。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，基于所述相应用户的偏好，所述外护套具有一定程度的刚度或柔性。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述眼内手术是激光小梁切开术。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述目标组织包括小梁网和Schlemm氏管中的至少一个。
9.一种用于执行眼内手术的套件，所述套件包括：
多个激光探针，每个激光探针包括：
手持式部件；
连接器，所述连接器从所述手持式部件的近端部分延伸，所述连接器附接至激光单元，所述激光单元包括准分子激光源；以及
光纤芯，所述光纤芯用于将激光能量从所述激光源传送至目标组织以用于对所述目标组织进行治疗；
其中，所述多个激光探针中的每一个均包括为相应用户定制的一个或更多个特征。
10.根据权利要求9所述的套件，其中，基于所述相应用户的偏好，所述手持式部件包括尺寸，所述尺寸包括宽度、长度和直径。
11.根据权利要求9所述的套件，其中，每个激光探针包括递送尖端，所述递送尖端适于向所述目标组织发射激光能量。
12.根据权利要求11所述的套件，其中，基于所述相应用户的偏好，所述递送尖端是直的或成角度的。
13.根据权利要求9所述的套件，其中，每个激光探针包括外护套，所述外护套围绕所述光纤芯。
14.根据权利要求13所述的套件，其中，基于所述相应用户的偏好，所述外护套具有一定程度的刚度或柔性。
15.根据权利要求9所述的套件，其中，所述眼内手术是激光小梁切开术。
16.根据权利要求15所述的套件，其中，所述目标组织包括小梁网和Schlemm氏管中的至少一个。
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