CN114668493A - 血管腔内超快激光治疗系统及方法 - Google Patents
血管腔内超快激光治疗系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114668493A CN114668493A CN202210112727.3A CN202210112727A CN114668493A CN 114668493 A CN114668493 A CN 114668493A CN 202210112727 A CN202210112727 A CN 202210112727A CN 114668493 A CN114668493 A CN 114668493A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- module
- ultrafast
- output
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 title claims abstract description 33
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 38
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 claims abstract description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 208000037803 restenosis Diseases 0.000 claims abstract description 19
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 abstract description 5
- 208000037260 Atherosclerotic Plaque Diseases 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 3
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 108010081589 Becaplermin Proteins 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 210000000329 smooth muscle myocyte Anatomy 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010003210 Arteriosclerosis Diseases 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 1
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 1
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010016717 Fistula Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241001529936 Murinae Species 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000001772 blood platelet Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 1
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 230000007012 clinical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 1
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 1
- 230000003890 fistula Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000003371 gabaergic effect Effects 0.000 description 1
- 229960003692 gamma aminobutyric acid Drugs 0.000 description 1
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 206010020718 hyperplasia Diseases 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002647 laser therapy Methods 0.000 description 1
- 231100000225 lethality Toxicity 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 210000001178 neural stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000026799 smooth muscle cell apoptotic process Effects 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000007631 vascular surgery Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B2018/2065—Multiwave; Wavelength mixing, e.g. using four or more wavelengths
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
- A61B2018/2205—Characteristics of fibres
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种血管腔内超快激光治疗系统，包括整机外壳、超快激光模块、光纤耦合模块、辅助瞄准模块、激光导管、导丝、检测校正模块、控制模块、人机交互界面，可用于高效消蚀血管内的血栓和斑块实现血管腔内减容并抑制血管腔内再狭窄，具备安全、稳定的治疗效果。本发明还公开了使用上述血管腔内超快激光治疗系统实现血管腔内减容并抑制血管腔内再狭窄的方法。
Description
技术领域
本发明涉及血管外科血管腔内激光治疗技术领域，特别涉及一种血管腔内超快激光治疗系统及方法。
背景技术
血栓和动脉粥样硬化斑块是人类心血管疾病的首要病因。血栓主要由人体内纤维蛋白、血小板、白细胞和红细胞等部分组成，血栓性事件可累及冠状动脉与外周动静脉，并由此引发脏器或组织急性缺血坏死，致死率极高。动脉粥样硬化斑块是沿中等动脉和大动脉的壁上形成含有胆固醇、脂肪酸、细胞废物和钙的硬化斑块，可导致中等动脉和大动脉等血管变窄，是冠心病、中风及外周动脉硬化性疾病的主导原因。因此，高效清除血栓和动脉粥样硬化斑块是降低人群死亡率、改善生命质量和缓解社会医疗负担的重要问题。
应用激光技术治疗血管腔内血栓和斑块病变最早可追溯到20世纪80年代，但因早期并发症多，安全性低，临床上并未得到普及而逐渐淘汰。近年来，准分子激光技术以及超快激光技术的出现与不断发展，使用激光实现低热效应乃至无热效应并实现对生物组织的完全消蚀已经得到了理论和实验的证实。目前，准分子激光技术最为成熟，对血管内的动脉粥样硬化斑块消蚀效果较为出色，US7,211,281公开了一种血管腔内准分子激光治疗装置，可实现较好的血管腔内减容效果，但是准分子设备庞大、光束能量不稳定、寿命短、维护费用高昂、脉冲宽度为纳秒级，仍不能很好地满足血管腔内减容的医疗需求，且对于一些含水量较高、形成时间较短的血栓则消蚀效果较差，容易产生血栓碎片，在人体的其他位置再次形成血栓，一般仍采用机械取栓的方式清除该种血栓，另外，准分子激光对血管壁、血栓和动脉粥样硬化斑块的消蚀阈值接近，因此容易对血管壁造成损伤甚至穿孔，在安全性上有待提高。在理论研究和实验研究上，超快激光在这些问题上表现出色，其照射消蚀生物组织过程中的作用主要为等离子体效应，并具有精度高、几乎无热损伤、对生物组织消蚀效果优良等特点，不仅能够使生物软组织以及含水量较高的血栓样本实现气化消蚀，且对于动脉粥样硬化斑块样本也表现出了较高的消蚀效率，另外，超快激光对于血栓、动脉粥样硬化斑块以及血管壁的消蚀阈值之间存在这明显差异，安全性较高，且超快激光通过倍频可实现多种波段的激光输出，可对不同种类的组织进行选择性消蚀，目前在眼科等部分医疗领域中已获得成熟的临床应用，但是在血管腔内减容领域尚未得到应用。
然而，尽管激光技术相比于传统技术有了很大的改善，在血管内清除血栓和动脉粥样硬化斑块的过程中，激光导管对血管内壁因损伤、摩擦等刺激，容易导致血管内壁细胞增生，从而使得血管血流通路狭窄，容易在术后再次形成血栓、动脉粥样硬化斑块或者血管本身通路狭窄，大大降低手术预期临床效果，给病人带来痛苦。有研究(郭鹏, 刘杨东,涂波,等.光动力疗法在预防动静脉内瘘再狭窄中的作用[J].第三军医大学学报,2017,39(7):635-640.)指出，适当的光照可诱导血管内平滑肌细胞的凋亡，从而抑制内膜增生，预防血管内再狭窄；Karu等(Karu TI,Pyatibrat LV,Kalendo GS,et al. Effects ofMonochromatic Low-Intensity Light and Laser Irradiation on Adhesion of HeLaCells In Vitro[J].Lasers Surg Med,1996,18(2):171-177.)提出单色低功率红激光通过诱发NAD/NADH比值变化及cellalarredox电势波动，诱发氧化呼吸链电子能级跃迁，活化细胞线粒体内含Cu色素基团，进而提高细胞活性及新陈代谢过程，达到对细胞生理过程对影响；Suji等(Baek S,Lee KP,Cui L,et al.Low-power laser irradiation inhibitsPDGF-BB-induced migration and proliferation via apoptotic cell death invascular smooth muscle cells[J].Lasers Med Sci, 2017,32(9):2121-2127.)报道低功率红激光可以抑制PDGF-BB诱导的细胞迁移与增殖； Fukuzaki等(Fukuzaki Y,Shin H,Kawai HD,et al.532nm Low-Power Laser Irradiation Facilitates the Migration ofGABAergic Neural Stem/Progenitor Cells in Mouse Neocortex[J].PLOS One,2015,10(4):e0123833.)发现低功率红激光可以诱导鼠神经GABA神经元细胞的迁移；Kipshidze等(Kipshidze N,Sahota H,Komorowski R,et al.Photoremodeling of arterial wallreduces restenosis after balloon angioplasty in an atherosclerotic rabbitmodel[J].Journal of the American College of Cardiology,1998,31(4):1152-1157.)通过实验证明低功率红激光可刺激血管内皮增殖继而抑制平滑肌增殖，实验条件为功率密度1mW/cm2，辐照时间为60s。但是受红光对细胞作用特性所限，当连续红光功率升高时，热效应明显升高，细胞毒性作用迅速增大，而超快激光相比于低功率连续红激光具有更高的瞬时峰值功率，对于细胞的生理过程影响更为显著且无热效应，若将激光导管结合血管内辐照处理，则可以大大提高手术质量，预防再狭窄，但是该技术目前尚未在临床中获得应用。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种血管腔内超快激光治疗系统和方法，以实现高效消蚀血管内的血栓和斑块并抑制血管腔内再狭窄的目的。
为实现上述目的，本发明公开的血管腔内超快激光治疗系统，主要包括整机外壳、超快激光模块、光纤耦合模块、辅助瞄准模块、激光导管、导丝、检测校正模块、控制模块、人机交互界面。该系统的超快激光模块可输出单种或多种波段的超快激光，含有单个或多个输出接口，可实现光源的切换，通过光纤耦合模块将激光能量耦合到激光导管上进行传输，最终到达血管腔内血栓和斑块处进行照射消蚀，同时在激光导管末端的侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄，从而获得安全、稳定的血管腔内治疗效果。
优选地，所述的超快激光模块采用超快光纤激光器，输出的超快激光具备飞秒量级的脉冲宽度，可采用四接口结构形式，其中三个接口输出高功率超快激光，选用波段分别为近红外及其二倍频和三倍频波段，使用光谱合成光路共轴输出，各接口通过控制模块控制使能输出，共轴输出光路与光纤耦合模块光路连接；另外一个接口输出低功率超快激光，选用波段二倍频波段，接口与光纤耦合模块光路连接；各个输出接口的重复频率、脉冲能量密度可调。
优选地，所述的超快激光模块组成除了上述的四接口形式，还可使用三接口、双接口以及单接口形式，根据实际需要对超快激光模块组成进行调整。
优选地，所述的光纤耦合模块中的整机输出端的耦合光路中，超快激光输出接口的共轴输出光路使用动态耦合光路，采用高速振镜和场镜通过扫描点阵的方式将光斑聚焦到激光导管输入端的耦合器的各个光纤上；低功率超快激光接口使用静态耦合光路，采用聚焦透镜将超快激光光场转换为一个较大的光斑充满激光导管输入端的耦合器。
优选地，所述的光纤耦合模块中的激光导管输入端的耦合器将激光导管中的光纤束进行排列和固定，根据需要可选择设立单个或者多个耦合器接口，对应整机输出端所设立的耦合光路的种类和数量，选择高功率超快激光输出、低功率超快激光输出或者两者结合输出，并使用NFC芯片的电子方式或设定耦合器特殊外形的机械方式记录编码信息，可分辨出激光导管中的光纤数量以及导管直径，从而使系统获取激光参数的范围。
优选地，所述的辅助瞄准模块使用波长632nm的低功率连续激光作为光源，将该光束通过分束镜等元件输入到光纤耦合模块的光路中，在激光导管输出端可使用该可见光确定输出光场的范围和位置。
优选地，所述的激光导管使用光纤束进行激光能量的传输，在末端处可向前输出高功率激光进行消蚀，也可侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄，激光导管的结构和功能可根据实际需要进行选择，在实际使用时要在导丝腔内注入一定压力的生理盐水，以消除可能存在的热效应。
优选地，所述的检测校正模块固定在整机外壳上，本质上为光功率计，使用前已标定，当激光导管与整机连接完毕后，使用该模块在激光导管末端所标定的一定距离内检测前端输出的激光参数是否符合预设值，若不符合则需要对系统进行校正；检测时，该模块不可与激光导管末端紧贴或者距离过近，防止该模块损坏。
优选地，所述的人机交互界面使用脚踏开关作为开关，并配备相关数值、操作等内容的操作面板，采用防水设计，便于无菌消毒处理。
本发明还提供一种血管腔内超快激光治疗方法，包括步骤：
步骤S1，开机预热；
步骤S2，将激光导管与系统连接，系统根据激光导管输入端的耦合器上的编码信息获取该型号激光导管所使用的激光参数范围；
步骤S3，设定激光参数，利用辅助瞄准模块提供的光斑将激光导管末端对准检测校正模块，输出超快激光脉冲，检测激光参数，若检测激光参数与设定激光参数偏差过大，使用检测校正模块对激光参数进行反馈修正，重新执行步骤S3，否则执行步骤S4；
步骤S4，设定所需的激光波长、重复频率、脉冲能量密度等激光参数，激光参数不可超过该编码激光导管的参数范围；
步骤S5，将激光导管沿着导丝深入到人体内的血栓和斑块处，输出超快激光脉冲进行照射，由激光导管末端向前输出高功率激光对血栓和斑块进行消蚀，向侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄；
步骤S6，若消蚀顺利进行，则继续进行消蚀操作，直到血流通路恢复到预期效果，并执行步骤S7；若消蚀难以进行，则调整激光参数，直到消蚀顺利进行；
步骤S7，关闭向前照射的高功率激光接口，保持激光导管末端侧面输出的低功率激光，并缓慢撤出激光导管；
步骤S8，完全撤出激光导管后，关闭低功率激光接口，关闭系统，并在术后清洁系统。
专利效果：
1、本发明公开的一种血管腔内超快激光治疗系统和方法采用超快激光作为激光光源，利用其等离子体效应进行消蚀，相比于传统药物和手术治疗方法，具备高度的精准性且无热损伤，可实现安全高效的血管腔内消蚀减容效果，且可对激光波长、重复频率、脉冲能量密度等参数进行灵活选择，可应用范围更加广泛，消蚀操作更可靠；且与准分子激光相比，采用光纤激光器便于集成和开发，几乎无需维护，使用成本低，光束能量稳定，具备更强的发展潜力。
2、本发明公开的一种血管腔内超快激光治疗系统和方法在考虑高效消蚀效果的同时考虑引入低功率激光，可选择对血管内壁进行微辐照处理，预防血管壁平滑肌细胞增生而引发的血管腔内再狭窄，大大提高手术质量，减轻病人痛苦。
专利附图
参照附图，通过详细描述其具体实施例，本发明的上述和其他特性和优点将会更加清楚。其中：
图1为本发明提供的一种血管腔内超快激光治疗系统实施例的结构示意图，图中含有箭头的实线为光路，含有箭头的虚线为信号传输。
图2为本发明提供的另外三种血管腔内超快激光治疗系统实施例的结构示意图。
图3为本发明中使用的六种激光导管实施例头端的横截面示意图。
图4为本发明中使用的三种多波段超快激光模块结构组成实施例示意图。
图5为本发明中使用的两种共轴输出光路的实施例示意图。
图6为本发明中使用的一种操作面板实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的一种血管腔内超快激光治疗系统实施例的结构示意图，主要包括整机外壳1、超快激光模块2、光纤耦合模块3、辅助瞄准模块4、激光导管5、导丝 34、检测校正模块6、控制模块7、人机交互界面，图中含有箭头的实线为光路，含有箭头的虚线为信号传输。图2为本发明提供的另外三种血管腔内超快激光治疗系统实施例的结构示意图，图3为本发明中使用的六种激光导管5实施例头端的横截面示意图，图4为本发明中使用的三种多波段超快激光模块结构组成实施例示意图，图5为本发明中使用的两种共轴输出光路的实施例示意图，图6为本发明中使用的一种操作面板实施例示意图。
图1实施例的超快激光模块2采用三台独立的超快光纤激光器，可输出3种波段的超快激光，输出的超快激光具备飞秒量级的脉冲宽度，共包含四个接口，其中三个接口输出高功率超快激光，如图1中的10所示，选用波段分别为1030nm、515nm以及343nm，使用光谱合成式的共轴输出光路12共轴输出，如图5a所示，各输出接口通过控制模块 7控制使能输出，可单独或者多个接口使能，共轴输出光路12与光纤耦合模块3连接；另外一个接口11输出低功率超快激光，选用波段515nm，由其中一个超快激光器通过分束镜和衰减器提供，输出光路与光纤耦合模块3连接；各个输出接口的重复频率、脉冲能量密度可调。
所述的光纤耦合模块3分别将接口10和接口11输出的超快激光耦合进入内层光纤18和外层光纤17中，分别传输高功率超快激光输出和低功率超快激光。
所述的光纤耦合模块3使用NFC芯片记录编码信息，将激光导管近端的内层光纤18和外层光纤17插入光纤耦合模块3的接口时，系统可识别出导管出激光导管5中的光纤数量以及导管直径等信息，并传递给控制模块7，从而使系统设定激光参数的范围。
所述的辅助瞄准模块4使用波长632nm的低功率连续激光作为光源，将该光束通过全反射镜13和分束镜14输入到光纤耦合模块的光路中，如图1所示，在激光导管5输出端可使用该可见光确定输出光场的范围和位置。
所述的激光导管5使用光纤束进行激光能量的传输，在末端处可向前输出高功率激光进行消蚀，也可侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄，如图3a所示，中心分布的光纤为内层光纤18，传输高功率超快激光，光纤直径为125-150μm，外围环绕的光纤为外层光纤17，传输低功率超快激光，光纤直径为50-75μm，下方的偏心处为导丝 34和导丝腔33，在实际使用时要在导丝血管腔内注入一定压力的生理盐水，以消除可能存在的热效应。
所述的激光导管5的末端在侧面约1-2mm长度具有侧面出光窗口31，该段外层光纤17经过侧面抛磨处理，使得光纤具有侧面出光的能力，并在外层光纤17末端加装反射镜或增镀高反膜，将传输到末端的低功率激光反射回来，提高侧面出光窗口31出光的均匀性；导管侧面其他部位为不透光的外皮32，起保护作用。
所述的检测校正模块6固定在整机外壳上，本质上为光功率计，使用前已标定，当激光导管5与整机连接完毕后，使用该模块在激光导管5末端所标定的一定距离内检测前端输出的激光参数是否符合预设值，若不符合则需要对系统进行校正；检测时，该模块不可与激光导管末端紧贴或者距离过近，防止该模块损坏。
所述的人机交互界面使用脚踏开关9作为开关，如图1所示，并配备数值显示、操作按钮、数值设置等内容的操作面板，如图5所示，采用防水设计，便于无菌消毒处理。
本发明还提供一种使用上述实施例进行血管腔内超快激光治疗的方法，包括步骤：
步骤S1，按下“开/关机”按钮，开机预热；
步骤S2，将激光导管5与系统连接，系统根据激光导管插入耦合器模块3上识别出的编码信息获取激光参数范围；
步骤S3，根据辅助瞄准模块4提供的光斑，将激光导管5末端对准检测校正模块6，按下操作面板上的“检测”按钮，踩下脚踏开关9进行检测，若激光参数偏差过大，重新执行步骤S3，否则执行步骤S4；
步骤S4，在操作面板上输入选定所用接口的激光的波长、重复频率、脉冲能量密度，激光参数不可超过该编码激光导管的参数范围；
步骤S5，将激光导管5沿着导丝34深入到人体内的血栓和斑块处，按下“输出”按钮，踩下脚踏开关9进行照射，由激光导管5末端向前输出高功率激光对血栓和斑块进行消蚀，向侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄；
步骤S6，若消蚀顺利进行，则继续进行，直到血流通路恢复到预期效果，并执行步骤S7；若消蚀难以进行，则按下操作面板上的“暂停”按钮，调整激光参数，再按下“输出”按钮，再次踩下脚踏开关9进行消蚀操作，直到消蚀顺利进行；
步骤S7，按下操作面板上的“暂停”按钮，将“前向输出”的重复频率或脉冲能量密度设为0，保持“侧面输出”的低功率激光参数，再按下“输出”按钮，踩下脚踏开关9并缓慢撤出激光导管；
步骤S8，完全撤出激光导管后，按下“开/关机”按钮，关闭系统，等待系统关闭后，在术后清洁系统。
除了上述实施例所用结构，根据实际需求还可对系统组成重新配置，形成新的系统结构实施例。
如图2a所示的系统结构实施例，整机采用双耦合模块3结构，所述的超快激光模块2采用双接口结构，可由单台单波段超快激光器构成，如1030nm波段超快光纤激光器，并分出一路光束结合衰减器作为低功率输出接口11的输出；也可由单台多波段超快激光构成，超快激光模块2结构如图4b所示，可在输出接口10选用如图5b的共轴输出光路12，通过控制模块7旋转滤波片轮盘，包含输出1030nm、525nm、343nm以及三种波段的混合输出四种输出波端类型。
如图2b所示的系统结构实施例，整机采用单耦合模块3结构，所述的超快激光模块2采用单接口结构，可由单台单波段超快激光器构成，如1030nm波段超快光纤激光器，当设计为仅使用高功率超快激光前向照射消蚀时，保留辅助瞄准模块4，当设计为仅使用低功率超快激光侧向辐照抑制再狭窄时，可移除辅助瞄准模块4及相关光路。
如图2c所示的系统结构实施例，整机采用单耦合模块3结构，所述的超快激光模块2采用三接口结构，主要用于仅使用高功率超快激光前向照射消蚀的系统设计，可使用如图4a和图4c的多波段超快激光模块2结构形式，并结合如图5a的共轴输出光路 12进行输出，其中，图4c所示的组成结构中的41和42为电动转镜，由控制模块7进行控制，从而使得所需波段反射输出。
在上述各实施例中，激光导管5的选择可根据系统结构实施例的具体组成进行选择，图1和图2a所示的系统结构可使用图3中所有类型的激光导管5结构，主要使用图3a 和图3d所示的兼具消蚀血栓和斑块并抑制再狭窄功能的激光导管5结构，图2b所示的系统结构主要使用图3c和图3e所示的具有使用低功率超快激光侧面辐照抑制再狭窄功能的激光导管5结构，图2c所示的系统结构主要使用图3b和图3f所示的具有使用高功率超快激光前向照射消蚀血栓和斑块功能的激光导管5结构。
本发明采用超快激光作为激光光源，利用其等离子体效应进行消蚀，相比于传统药物和手术治疗方法，具备高度的精准性且无热损伤，可实现安全高效的血管腔内消蚀减容效果，且可对激光波长、重复频率、脉冲能量密度等参数进行灵活选择，可应用范围更加广泛，消蚀操作更可靠；且与准分子激光相比，采用光纤激光器便于集成和开发，几乎无需维护，使用成本低，光束能量稳定，具备更强的发展潜力。
本发明在考虑高效消蚀效果的同时考虑引入低功率激光，可选择对血管内壁进行微辐照处理，预防血管壁平滑肌细胞增生而引发的血管腔内再狭窄，大大提高手术质量，减轻病人痛苦。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.血管腔内超快激光治疗系统，用于消蚀血管内的血栓和斑块实现血管腔内减容以及抑制血管腔内再狭窄，包括整机外壳、超快激光模块、光纤耦合模块、辅助瞄准模块、激光导管、导丝、检测校正模块、控制模块、人机交互界面，其特征在于：所述的整机外壳，用于搭载和容纳其他子系统、模块或器件；所述的超快激光模块，可输出单种或多种波段的超快激光，含有单个或多个输出接口，可进行光源切换；所述的光纤耦合模块，用于将激光能量传输进入光纤中进行传输，包括整机输出端的耦合光路以及激光导管输入端的耦合器；所述的辅助瞄准模块使用可见光作为指示光束，便于实际照射前掌握照射位置；所述的激光导管，用于传导激光能量，通过光纤耦合模块与超快激光模块连接，含有耦合接口和导丝腔；所述的导丝位于激光导管的导丝腔内，用于引导激光导管到达血管腔内指定位置；所述的检测校正模块用于检测校正激光导管输出的激光参数；所述的控制模块负责控制超快激光模块、光纤耦合模块、检测校正模块，由人机交互界面进行操作；所述的人机交互界面用于输入指令和参数并传达给控制模块。
2.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的超快激光模块主体为超快激光器，包括固体超快激光器和光纤超快激光器，输出的超快激光具备皮秒、飞秒量级的脉冲宽度，激光波长包括中波红外、近红外及其二倍频和三倍频等多种波段。
3.根据权利要求2所述的超快激光模块，其特征在于：所述的超快激光模块可由单台或多台超快激光器构成，当由单台超快激光器构成时，包含单波段单输出接口、单波段多输出接口、多波段单输出接口以及多波段多输出接口等多种组成形式，当由多台超快激光器构成时，包含多波段多输出接口等组成形式，输出接口的波长、重复频率、脉冲能量密度等激光参数可调，多输出接口组成形式可同时或单独出光，输出接口与光纤耦合模块光路相连。
4.根据权利要求2所述的超快激光模块，其特征在于：多输出接口组成形式的超快激光模块需要使用光谱合成等光路，使得各输出接口的非共轴光束实现共轴输出，从而与光纤耦合模块的光路相连。
5.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的光纤耦合模块中的整机输出端的耦合光路为自由空间耦合光路，可采用静态耦合光路或动态耦合光路；静态耦合光路可采用聚焦透镜或柱面镜等光学元件将超快激光光场转换为一个较大的光斑充满激光导管输入端的耦合器或者使用微透镜阵列、微纳光学元件等器件形成平面聚焦阵列从而聚焦到激光导管输入端的耦合器中的各光纤端面上；动态光路可采用高速振镜和场镜通过扫描点阵的方式将光斑聚焦到激光导管输入端的耦合器的各个光纤端面上。
6.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的光纤耦合模块中的激光导管输入端的耦合器将激光导管中的光纤束进行排列和固定，便于确定耦合光场光斑的大小和形状或便于对光纤端面位置进行定位，并具有编码信息，编码方式可采用机械或电子等方式来实现，可分辨出激光导管中的光纤数量以及导管直径，从而使系统设定激光参数的范围。
7.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的辅助瞄准模块使用波长为可见光的低功率连续激光作为光源，将可见光束通过分束镜等元件输入到光纤耦合模块的光路中，在激光导管输出端可使用该可见光大致确定输出光场的范围和位置。
8.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的激光导管主要使用光纤束进行激光能量的传输，在末端处可向前输出高功率激光进行消蚀，也可侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄，两种功能和结构可根据实际情况单独或同时使用，即选择两者结合使用、单独使用前向高功率激光、单独使用侧向低功率激光等形式的结构和功能；在实际使用时要在导丝腔内注入一定压力的生理盐水，以消除可能存在的热效应。
9.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的检测校正模块固定在整机外壳上，本质上为光功率计，使用前已标定，当激光导管与整机连接完毕后，使用该模块在激光导管末端所标定的一定距离内检测前端输出的激光参数是否符合预设值，若不符合则需要对系统进行校正；检测时，该模块不可与激光导管末端紧贴或者距离过近，防止该模块损坏。
10.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的控制模块控制权利要求1-9中任意一项所述的模块和系统，由人机交互界面输入指令。
11.根据权利要求1所述的血管腔内超快激光治疗系统，其特征在于：所述的人机交互界面使用脚踏开关作为开关，并配备相关数值、操作等内容的操作面板，采用防水设计，便于无菌消毒处理。
12.一种血管腔内超快激光治疗方法，其特征在于：所述方法应用于权利要求1-11任意一项所述的系统，所述方法包括步骤：
步骤S1，开机预热；
步骤S2，将激光导管与系统连接，系统根据激光导管输入端的耦合器上的编码信息获取该型号激光导管所使用的激光参数范围；
步骤S3，设定激光参数，利用辅助瞄准模块提供的光斑将激光导管末端对准检测校正模块，输出超快激光脉冲，检测激光参数，若检测激光参数与设定激光参数偏差过大，使用检测校正模块对激光参数进行反馈修正，重新执行步骤S3，否则执行步骤S4；
步骤S4，设定所需的激光波长、重复频率、脉冲能量密度等激光参数，激光参数不可超过该编码激光导管的参数范围；
步骤S5，将激光导管沿着导丝深入到人体内的血栓和斑块处，输出超快激光脉冲进行照射，由激光导管末端向前输出高功率激光对血栓和斑块进行消蚀，向侧面输出低功率激光抑制血管腔内再狭窄；
步骤S6，若消蚀顺利进行，则继续进行消蚀操作，直到血流通路恢复到预期效果，并执行步骤S7；若消蚀难以进行，则调整激光参数，直到消蚀顺利进行；
步骤S7，关闭向前照射的高功率激光接口，保持激光导管末端侧面输出的低功率激光，并缓慢撤出激光导管；
步骤S8，完全撤出激光导管后，关闭低功率激光接口，关闭系统，并在术后清洁系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210112727.3A CN114668493A (zh) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 血管腔内超快激光治疗系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210112727.3A CN114668493A (zh) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 血管腔内超快激光治疗系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114668493A true CN114668493A (zh) | 2022-06-28 |
Family
ID=82072571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210112727.3A Pending CN114668493A (zh) | 2022-01-29 | 2022-01-29 | 血管腔内超快激光治疗系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114668493A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115590613A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-13 | 上海波科生物科技有限公司（Cn） | 一种基于1470nm激光治疗装置及使用方法 |
| CN117080848A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
| WO2024017288A1 (zh) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 上海微创惟美医疗科技(集团)有限公司 | 血管修复系统及控制方法 |
| CN118845209A (zh) * | 2024-09-29 | 2024-10-29 | 文皓(南京)科技有限责任公司 | 一种准分子激光消蚀设备的光纤导管类型识别装置及方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5109859A (en) * | 1989-10-04 | 1992-05-05 | Beth Israel Hospital Association | Ultrasound guided laser angioplasty |
| CN1439902A (zh) * | 2002-02-21 | 2003-09-03 | 华新丽华股份有限公司 | 自由空间动态光耦合装置 |
| CN101897619A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 长波长大功率半导体激光综合治疗仪 |
| WO2016040791A2 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Research Development Foundation | Systems and methods for imaging and manipulating tissue |
| CN108272507A (zh) * | 2013-03-15 | 2018-07-13 | 安玛莉·希思黎 | 用于影响结缔组织的生物机械学性质的系统和方法 |
| CN110123446A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-16 | 北京航空航天大学 | 一种基于内窥镜引导下的血管中激光溶栓的方法 |
| CN110464454A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-19 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 磁共振引导的激光热疗系统 |
| WO2021046643A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | North Star Specialists Inc. | Catheter, sheath or dilator for heart valve decalcification treatment and method of use thereof |
| CN113017827A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 哈尔滨医科大学 | 一种集成超声成像与激光消蚀术的导管系统 |
-
2022
- 2022-01-29 CN CN202210112727.3A patent/CN114668493A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5109859A (en) * | 1989-10-04 | 1992-05-05 | Beth Israel Hospital Association | Ultrasound guided laser angioplasty |
| CN1439902A (zh) * | 2002-02-21 | 2003-09-03 | 华新丽华股份有限公司 | 自由空间动态光耦合装置 |
| CN101897619A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 长波长大功率半导体激光综合治疗仪 |
| CN108272507A (zh) * | 2013-03-15 | 2018-07-13 | 安玛莉·希思黎 | 用于影响结缔组织的生物机械学性质的系统和方法 |
| WO2016040791A2 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Research Development Foundation | Systems and methods for imaging and manipulating tissue |
| CN110123446A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-16 | 北京航空航天大学 | 一种基于内窥镜引导下的血管中激光溶栓的方法 |
| CN110464454A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-19 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 磁共振引导的激光热疗系统 |
| WO2021046643A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | North Star Specialists Inc. | Catheter, sheath or dilator for heart valve decalcification treatment and method of use thereof |
| CN113017827A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 哈尔滨医科大学 | 一种集成超声成像与激光消蚀术的导管系统 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024017288A1 (zh) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 上海微创惟美医疗科技(集团)有限公司 | 血管修复系统及控制方法 |
| CN115590613A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-13 | 上海波科生物科技有限公司（Cn） | 一种基于1470nm激光治疗装置及使用方法 |
| CN117080848A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
| CN117080848B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-16 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
| CN118845209A (zh) * | 2024-09-29 | 2024-10-29 | 文皓(南京)科技有限责任公司 | 一种准分子激光消蚀设备的光纤导管类型识别装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114668493A (zh) | 血管腔内超快激光治疗系统及方法 | |
| US5312396A (en) | Pulsed laser system for the surgical removal of tissue | |
| US20200046430A1 (en) | System for tissue abltion using pulsed laser | |
| US7118562B2 (en) | Laser system and method for treatment of biologic targets | |
| US10653482B2 (en) | System for vaporization of tissue | |
| AU669833B2 (en) | Inhibition of restenosis by ultraviolet radiation | |
| US8353899B1 (en) | Multiple-mode device for high-power short-pulse laser ablation and CW cauterization of bodily tissues | |
| KR100971358B1 (ko) | 침습형 이중 파장 레이저 침 | |
| US7632264B2 (en) | Medical tools for dental treatments by means of a laser | |
| US20080065058A1 (en) | Vein treatment device and method | |
| CN114431955B (zh) | 超快激光振镜扫描耦合方法 | |
| JPH02140156A (ja) | 外科装置 | |
| CN114732516A (zh) | 消蚀血管内血栓和斑块并抑制再狭窄的多功能激光导管 | |
| JPH0417069B2 (zh) | ||
| CN115021062B (zh) | 一种用于多脉宽多模式输出的激光器及激光治疗仪 | |
| CN111603686A (zh) | 一种多用途脉冲光谱治疗仪 | |
| CN217938369U (zh) | 血管修复系统 | |
| Zelt et al. | Arterial laser welding with a 1.9 micrometer Raman-shifted laser | |
| WO2024017288A1 (zh) | 血管修复系统及控制方法 | |
| CN206120444U (zh) | 一种钬激光与半导体激光相互协作的前列腺激光治疗系统 | |
| WO2020003086A1 (en) | Vaginal tightening and treatment of wrinkles | |
| CN114886556A (zh) | 利用超快激光供血管腔内治疗的装置 | |
| CN117462241A (zh) | 血管修复系统及控制方法 | |
| CN114848139A (zh) | 2940nmEr：YAG激光血管斑块消融仪 | |
| Schaldach | Cardiovascular laser application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |