JP2021520247A - 外科手術用途のためのレーザシステム - Google Patents
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Abstract
硬および軟組織、例えば、骨、皮膚、および結合組織のレーザベースの治療を実施するための改良されたシステムおよび方法が、説明される。システムは、従来のレーザベースの歯科用治療システムによって生成される出力電力よりかなり高いピーク出力電力を生成するように適合されたレーザを特徴とし得る。いくつかの事例において、システムは、レンダリング3D画像を含み得る外科手術領域のリアルタイム軸上可視化および空間測定のための高精細撮像機を特徴とする。いくつかの実装において、システムは、骨組織の膠原線維と整列するように偏光されたレーザビームを送達し、切断性能を向上させるように適合されている。いくつかの実装において、システムは、治療領域を偏光光で撮像するように適合され、それは、神経および他の解剖学的構造の改良された可視化を可能にすることができる。
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、その両方の内容が参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる「Laser System for Surgical Applications」と題され、2018年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/651,987号、および「Laser System for Surgical Applications」と題され、2018年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/651,982号の優先権の利益を主張する。
本願は、その両方の内容が参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる「Laser System for Surgical Applications」と題され、2018年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/651,987号、および「Laser System for Surgical Applications」と題され、2018年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/651,982号の優先権の利益を主張する。
(技術分野)
本発明は、概して、レーザベースの治療システムに関し、より具体的に、骨、皮膚、および結合組織を含む硬および軟組織を選択的に治療するための外科手術用途におけるレーザの使用に関する。
本発明は、概して、レーザベースの治療システムに関し、より具体的に、骨、皮膚、および結合組織を含む硬および軟組織を選択的に治療するための外科手術用途におけるレーザの使用に関する。
組織(例えば、骨等の硬組織)の切断および除去は、広範囲の外科手術用途において必要である。典型的に、組織は、鋸、ドリル、および機械的剪断力を用いて他の硬質材料を切断するために使用されるそれらに類似する他の基本的ツールを用いて、切断される。そのようなツールは、骨を通して切断することにおいて効果的であり得るが、それらは、外科医および患者のために、多数の短所を提示する。例えば、従来のツールは、概して、所望の骨に近接近して位置させることが困難であり得る大型のブレードを含む。外科手術手技のために現在使用されている鋸、ドリル、および焼灼器ツールは、摩擦引き裂きおよび剪断によって、骨を通して切断し、それは、患者回復を低下させるかなりの組織損傷を生成する。不可避な表面および表面下損傷は、深刻な術後疼痛に影響する。インビボ研究は、切断プロセスが実質的摩擦熱も発生させ、それが骨壊死および壊死骨の後続吸収につながることを実証している。血液損失を抑えるために使用される確立された軟組織焼灼方法は、血管を凝固させるために、これらのツールが組織を焼くので、患者に関する回復負担をいっそうひどくする。したがって、骨等の組織を切断するための改良された技法が、所望される。
1つの代替切断技法は、レーザの使用であり、それは、これまで、歯科組織の切断のために探究されているものである。歯の最外層は、エナメル質であり、それは、最も硬く、歯の残りのための保護層を形成する。歯の中央かつ大部分は、象牙質から成り、最内層は、歯髄である。研究が、歯のエナメル質および象牙質が、歯髄を加熱せずに、除去され、穿孔され、輪郭が付けられ、または調整されることを可能にするレーザパラメータを定義するために行われている。高エネルギー密度パルスが、当初、使用されていたが、これらのパルスは、歯髄または軟組織を損傷させることが見出され、したがって、より低いエネルギーパルス構成が探究された。10W〜300Wのピーク電力出力を有するあるCO2レーザが、歯髄への損傷を回避しながら、歯科組織を切断することにおいて効果的であることが発見された。
歯腔内に見出される組織以外の種々のタイプの組織を治療するために適合された(例えば、種々の外科手術手技を実施するために)レーザ切断システムの必要性が残っている。
故に、本開示は、身体全体を通した組織、例えば、骨、皮膚、結合組織等を治療するために適合されたレーザシステムに関する。システムを使用して実施される例示的手技は、関節調製術/関節形成術等のための軟骨切除、骨除去、移植(例えば、大腿骨/上腕骨外科手術のため)、股関節形成術(例えば、寛骨臼をリーマで広げる)、骨プロテーゼの挿入および安定化を含むことができる。システムの種々の実施形態は、主に歯科組織の治療のために設計される従来のレーザ治療システムに優る改良された特徴を含む。いくつかの事例において、システムは、偏光レーザビームで治療を実施することができ、それは、従来のレーザビームに優る改良された切断特性を示す。加えて、システムは、外科手術領域のリアルタイム軸上可視化および空間測定のための高精細撮像機を含むことができる。いくつかの事例において、外科手術領域は、偏光光ビームで撮像されることができ、それは、治療中、神経および他の解剖学的構造の改良された視認を可能にすることができる。
一側面において、本発明は、組織を治療するためのレーザベースの治療システムに関する。システムは、9μm〜11μmの範囲内の波長および少なくとも500Wのピーク出力電力を有するレーザビームを発生させるためのレーザ源と、レーザ源に光学的に接続され、(i)レーザビームを組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)治療表面を撮像するための撮像システムとを含むハンドピースと、レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するためのコントローラとを含むことができる。
上記の側面のいくつかの実施形態において、レーザベースの治療システムは、組織をアブレートするように、および/または骨補綴物の挿入を補助するように適合される。いくつかの事例において、撮像システムは、骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供するように適合される。組織は、硬組織であることができ、ある場合、レーザビームは、0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で硬組織を除去する。いくつかの事例において、組織はまた、軟組織を含む。組織は、骨、筋肉、腱、軟骨、血管、神経、粘膜、および/または皮膚を含むことができる。いくつかの事例において、レーザベースの治療システムは、関節調製術手技、大腿骨骨切除術手技、および/または上腕骨骨切除術手技において、軟骨および/または骨を切除するように適合される。いくつかの事例において、レーザベースの治療システムは、関節軟骨を調製および/または暴露するように適合される。
種々の実施形態において、レーザ源は、CO2レーザ源を含む。他の事例において、レーザ源は、He−Neレーザ源、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、および/またはエキシマレーザ源を含む。種々の事例において、レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギー、および/または0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を含むことができる。ある場合、光学構成要素は、検流計および/または反射鏡を含む。
種々の実施形態において、撮像システムは、少なくとも10,000ppi(すなわち、ピクセル/インチ)の分解能を有する治療表面の画像(例えば、デジタル画像)を発生させるように適合された高精細撮像システムを含む。システムは、デジタル画像を記憶するためのデジタル記憶媒体をさらに含むことができる。いくつかの事例において、撮像システムは、3D撮像システムを含み、それは、ある場合、少なくとも2つのセンサを含む。撮像システムは、治療表面上の切断軸に対して実質的に対称であることができる。他の場合、撮像システムは、所望の撮像能力のために、異なる角度(例えば、0〜45度の範囲内)で構成される。ある場合、撮像システムは、CMOS/CCDセンサを含む。ある場合、撮像システムは、偏光照明源と、線形偏光子(例えば、半波長板)とを含む。線形偏光子は、治療表面から受信される画像のコントラストを改変するために、平行移動および/または回転するように適合されることができる。他の場合、撮像システムは、光学コヒーレンス断層撮影、偏光Raman分光法、および/または偏光顕微鏡検査に基づく偏光を含むことができる。
種々の実施形態において、レーザベースの治療システムは、加圧された流体を治療表面に向けるための冷却ユニットをさらに含む。ある場合、加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある。ある場合、加圧された流体は、バーストで、例えば、0.1Hz〜10Hzの範囲内の周波数で向けられる。各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内であることができる。加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、および/またはそれらの組み合わせであることができる。いくつかの事例において、システムは、レーザビームを偏光させるように適合された線形偏光子および/または円偏光子をさらに含むことができる。線形偏光子(例えば、半波長板)および円偏光子(例えば、4分の1波長板)の両方は、ハンドピース内に搭載されることができる。いくつかの構成において、線形偏光子は、検流計に近接してハンドピース内に搭載され、円偏光子は、出口オリフィスに近接してハンドピース内に搭載される。レーザビームは、線形偏光されること、円偏光されること、および/または楕円偏光されることができる。いくつかの事例において、円偏光子は、ハンドピースから出射するレーザビームの出力電力を改変するように回転可能である。
別の側面において、本発明は、レーザベースの治療システムを使用して組織を治療する方法に関する。方法は、9μm〜11μmの範囲内の波長および少なくとも500Wのピーク出力電力を有するレーザビームを発生させるステップと、レーザ源をハンドピースに光学的に接続するステップであって、ハンドピースは、(i)レーザビームを組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)治療表面を撮像するための撮像システムとを含む、ステップと、レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するステップとを含むことができる。
種々の実施形態において、方法は、組織をアブレートするステップ、骨補綴物を挿入するステップ、および/またはレーザベースの治療システムを使用して、骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供するステップをさらに含むことができる。組織は、硬組織であることができる。ある場合、方法は、0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で硬組織を除去することをさらに含むことができる。いくつかの事例において、組織はまた、軟組織を含む。組織は、骨、筋肉、腱、および/または軟骨を含むことができる。いくつかの事例において、方法は、関節調製術手技、大腿骨骨切除術手技、および/または上腕骨骨切除術手技において、軟骨および/または骨を切除することをさらに含む。いくつかの事例において、方法は、関節軟骨を調製するステップおよび/または関節軟骨を暴露することをさらに含むことができる。
種々の実施形態において、レーザ源は、CO2レーザ源を含む。他の事例において、レーザ源は、He−Neレーザ源、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、および/またはエキシマレーザ源を含む。種々の事例において、レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギー、および/または0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を含むことができる。ある場合、光学構成要素は、検流計および/または反射鏡を含む。
種々の実施形態において、撮像システムは、少なくとも10,000ppiの分解能を有する治療表面の画像(例えば、デジタル画像)を発生させるように適合された高精細撮像システムを含む。方法は、デジタル画像をデジタル記憶媒体内に記憶することをさらに含むことができる。いくつかの事例において、撮像システムは、3D撮像システムを含み、それは、ある場合、少なくとも2つのセンサを含む。撮像システムは、治療表面上の切断軸に対して実質的に対称であることができる。ある場合、撮像システムは、CMOS/CCDセンサを含む。ある場合、撮像システムは、偏光照明源と、線形偏光子(例えば、半波長板)とを含む。方法は、治療表面から受信される画像のコントラストを改変するために、線形偏光子を平行移動および/または回転させることをさらに含むことができる。
種々の実施形態において、方法は、加圧された流体を治療表面に向けることをさらに含む。ある場合、加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある。ある場合、加圧された流体は、バーストで、例えば、0.1Hz〜10Hzの範囲内の周波数で向けられる。各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内であることができる。加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、および/またはそれらの組み合わせであることができる。いくつかの事例において、方法は、線形偏光子および円偏光子のうちの少なくとも1つを使用して、レーザビームを偏光させることをさらに含む。線形偏光子(例えば、半波長板)および円偏光子(例えば、4分の1波長板)の両方は、ハンドピース内に搭載されることができる。いくつかの構成において、線形偏光子は、検流計に近接してハンドピース内に搭載され、円偏光子は、出口オリフィスに近接してハンドピース内に搭載される。レーザビームは、線形偏光される、円偏光される、および/または楕円偏光されることができる。いくつかの事例において、方法は、ハンドピースから出射するレーザビームの出力電力を改変するように、円偏光子を回転させることをさらに含む。
図面において、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して同じ部品を指す。また、図面は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、強調が、代わりに、概して、本発明の原理を図示することにおいて置かれる。以下の説明において、本発明の種々の実施形態は、以下の図面を参照して説明される。
本発明の実施形態は、広範囲の外科手術手技を実施することにおける使用のための種々の硬質および軟組織を治療するためのレーザベースのシステムに関する。本開示は、多くの場合、歯腔外の組織、例えば、(歯以外の)骨、皮膚、(例えば、関節内の)結合組織等を治療するために使用されるものとして、治療システムを説明するであろう。しかしながら、種々の実施形態において、本明細書に説明されるシステムは、口腔内の組織の治療のためにも使用されることができる。
図1を参照すると、例示的レーザ治療システム100において、レーザ源102からのレーザビームが、関節運動式アームランチ104の中に向けられる。ビームはさらに、関節運動式アーム106の中に向けられ、それからランチ104と反対側の端部を通して出射する。主要チャンバ108は、固定または相互交換可能ハンドピース110を含む。フットペダル112は、システム100の側面を制御することができる。フットペダル112は、例証にすぎない。一般に、システム100の1つ以上のパラメータの制御は、マウス、キーボード、ジョイスティック、タッチスクリーンパネル、スライダスイッチ等、任意の好適なスイッチまたは可変入力デバイスを使用して達成されることができる。システム100は、入力をユーザから受信し、および/または画像をユーザに表示し得るモニタ/ユーザインターフェース114も含むことができる。
図2を参照すると、フットペダル112の位置は、例えば、コンピュータ116を制御するために変動させられることができ、コンピュータ116は、次に、レーザ源102および/または関連付けられたサブシステムの動作を制御するために、レーザコントローラ118を制御することができる。フットペダル112(または任意の入力デバイス全般)を使用して、レーザ源102は、オン/オフにされ得、および/またはレーザビームのパルス化、その強度、冷却剤の流量および/または圧力等の他のシステムパラメータも、制御され得る。レーザビームは、概して、関節運動式アーム106および/または主要チャンバ108内の光学システム(例えば、レーザビームをある角度、例えば、45°で反射するミラー)を通して、ハンドピース110の先端まで通過する。ハンドピース110は、ある実施形態において、回転し、先端を設置することにおける柔軟性および標的化することが困難である組織への近接性を提供することができる。冷却剤源120からの冷却剤は、コンピュータ制御される冷却剤ポンプ122を使用して、関節運動式アーム106を介して、ハンドピース110に供給され得る。空気源124からの加圧された空気も、コンピュータ制御される弁126を使用して、関節運動式アーム106を介して、ハンドピース110に供給され得る。加圧された空気は、冷却噴霧を発生させるために冷却剤と組み合わせて使用され得、および/または、それは、ハンドピース110内に位置する種々の構成要素を保護するために使用され得る。いくつかの事例において、レーザビームは、ヒトの眼に見えず、レーザビームと一致し、可視波長を有する別のマーキングビームも、治療部位に向けられ、レーザビームの場所の決定を補助することができる。他の事例において、関節運動式アーム106は、導波管(例えば、ファイバベース)を含み、それを通してレーザビームが伝搬し、ハンドピース110を通して標的エリア上に送達される。
種々の実施形態において、レーザ源102は、3μm〜11μmの範囲内の波長を有するCO2レーザビームを発生させることができる。他の事例において、レーザ源102は、400nm〜1μmの範囲内の波長を有するレーザビームを発生させることができ、それは、可視光波長(例えば、400〜700nm)および近赤外線光波長(例えば、700nm〜1μm)の両方を含む。レーザビームは、単一または複数の別々の波長のいずれかとして、または広帯域範囲の波長として送達されることができる。レーザビームは、連続波またはパルスモードのいずれかで送達されることができる。パルスモードにおいて、レーザビームは、10mJ〜100,000mJ/パルスのエネルギー、5μsec〜1,000μsecのパルス幅、および0.1kHz〜4kHzのレーザパルスのパルス繰り返し率を有するレーザパルス列を含むことができる。レーザの追加の例示的パラメータは、図3に示される。
図4のレーザ電力パラメータチャートに提示されるように、レーザ(CWまたはパルス状のいずれか)のピーク電力出力は、300W〜10,000Wの範囲内であることができ、レーザ(CWまたはパルスのいずれか)の平均電力出力は、30W〜1,000Wの範囲内であることができる。種々の事例において、ピーク電力入力は、1,000W〜100,000Wの範囲内であることができ、平均電力入力は、100W〜10,000Wの範囲内であることができる。そのような高電力出力を達成することが可能なレーザは、多くの病院の手術室内に合理的に格納されるために大きすぎた。加えて、そのようなレーザは、歯髄に及ぼされる有害な溶融/炭化効果により、歯科用途のために好適ではない。しかしながら、身体内の多くの組織は、同じ感度を有しておらず、したがって、これらのより高い電力レーザビームで治療されることができ、それは、従来のシステムを用いて実践的ではなかったある切断活動(例えば、大腿骨の移植、膝の内視鏡検査等)を実行可能にする。追加の例示的電力パラメータは、図4に示される。
種々の実施形態において、レーザビームを治療部位に向けるための光学システムは、検流計によって制御されるミラーを含むことができる。例示的概略構成は、図5に示される。示されるように、治療レーザビーム138は、集束レンズ140を通過することができ、集束ビームは、ミラー142、144によって向けられる。ミラー142、144は、治療エリア156を実質的に完全に網羅するように、治療レーザビーム138の焦点146の点がXおよび/またはY方向に沿って移動させられ得るように、段階的に移動させられることができる。いくつかの実施形態において、ミラー142、144は、モータ148、150を含む位置閉ループフィードバックシステムによって制御される。モータ148、150は、典型的に、ミラー142、144の位置を調節するためのアクチュエータを含む検流計を含む。モータ148に関連付けられた位置ループは、センサまたは位置インジケータ152と、電子位置制御デバイス154と、モータ駆動電子機器156とを含むことができる。構成要素152−156のうちの1つ以上のものを利用し得る第2の位置制御ループ(図示せず)が、他のモータ150に関連付けられることができる。上で述べられるように、光学システム(例えば、図5に示される)は、関節運動式アーム106、主要チャンバ108、または任意の他の好適な場所に位置することができる。
図5は、略正方形形状を有するように治療エリア156を示すが、これは、例証目的のためにすぎない。一般に、モータ148、150は、レーザビーム138をパターン(例えば、円形、ラスタ、ランダム等)で向け、任意の形状、例えば、三角形、多角形、円形、卵形等を有する治療エリアを形成することができる。いくつかの実施形態において、治療エリア156の形状は、オペレータによって画定されることができる。位置制御デバイス154は、治療エリア156についての情報を提供されることができる。そのような情報は、治療エリア156のサイズおよび形状を含み得る。位置インジケータ152は、特定の事例における治療エリア156内のレーザビーム138の焦点146の点の相対的位置を決定することができる。位置インジケータ152から取得される相対的位置に基づいて、位置制御デバイス154は、動作の次の段階中のモータ148の移動を決定することができる。これらの段階は、レーザビーム138が、治療エリア156に実質的に閉じ込められ、望ましい様式においてエリア156を網羅(例えば、治療)するように、モータ148、150の各々のために決定されることができる。この位置閉ループフィードバックシステムは、オペレータが、治療エリア156を選択および/または画定し、隣接する組織部分に実質的に影響を及ぼさずに、選択および/または画定されたエリア全体を自動的に治療することを可能にする。種々の実施形態において、モータ148、150は、2,500段階/秒〜500,000段階/秒の範囲内の率でミラー142、144を調節することができる。ビーム誘導システムの追加のパラメータは、図6に示される。
種々の実施形態において、システム100は、治療領域の温度を特定の閾値を下回るように制御するように適合されることができる。例えば、図2に示されるように、加圧された空気および/または冷却剤が、治療部位に向けられることができる。図7に示されるように、冷却流体128は、ノズル130および132を介して、治療部位に向けられることができる。この流体は、切断を制御するための冷却を提供し、切断された材料を治療部位から除去することにも役立つ。いくつかの事例において、別個のノズルアセンブリ134が、空気カーテン136を供給することができ、空気カーテン136は、冷却流体がハンドピース110の中に戻るように飛散することを妨げ得る。別個のノズルアセンブリ134は、制御された量の空気を供給することができ、それによって、空気カーテン136が、積層流を実質的に形成し、それは、レーザビームへの混乱を最小化することができる。冷却剤流体128の流動は、概して、切断が、レーザビームを使用して、一貫して、かつ再現可能様式において、達成され得るように制御される。ある場合、冷却剤は、レーザビームと治療表面との間の改良された相互作用/結合を可能にすることもできる。冷却剤の流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内に制御されることができ、50psi〜400psiの範囲内の圧力で適用されることができる。追加の例示的冷却パラメータは、図8に示される。
他の実施形態において、システム100は、治療部位を冷却するための冷却システムを含まない。ある切断用途に関して、例えば、歯のそれと異なる感度および/または構造特性(例えば、湿気含有量)を伴う組織領域の治療等、冷却が、必要ではないこともある。
種々の実施形態において、システム100は、切断性能を改良するために、特定の偏光を伴う出力レーザビームを構成するように適合される。偏光は、本願において使用されるように、レーザの電磁波振動の電場成分の方向を指す。偏光の概念に関する簡単な背景は、有用であるが、簡潔にするために、背景は、光に関する偏光の概念を説明するであろう。しかしながら、同じ概念は、レーザ電磁放射線にも当てはまる。光が組織に入射すると、光は、反射、屈折、吸収、および散乱のいくつかの機構を受ける。特定の材料を通して伝搬する光の量を決定するための1つの方法は、屈折率を基準としたものであり、それは、材料に入射するときに光の経路が曲げられた(または屈折された)量に関する無次元値である。複屈折材料は、材料上に衝突する光の偏光に応じて異なる屈折率を有する材料である。換言すると、ある偏光を有する光は、材料の中に伝搬する一方、他の偏光を有する光は、材料から反射され、または散乱させられ得る。いくつかの事例において、本願は、光またはレーザ電磁放射線のいずれかに関する偏光を説明するであろう。しかしながら、本明細書に説明される概念は、当業者によって理解されるであろうように、光およびレーザ電磁放射線の両方に適用可能である。
一般に、硬組織は、それらの膠原線維の向きに沿って正の複屈折を示す(すなわち、光/レーザがそれを通して伝搬することを可能にする)複屈折材料である。骨は、膠原線維を含む硬組織の一例である。骨は、主に、有機成分および無機成分(主に、ヒドロキシアパタイト)としての膠原線維から成る。原線維網の形態におけるマイクロ長スケールである膠原線維の向き(例えば、交互する木地のラミネートされた合板状構造に類似する)は、骨力学、例えば、引張強度および弾性率に影響を及ぼすことが示されている。本明細書に開示される本発明の一側面は、膠原線維の向きを使用して、偏光光/レーザを用いた改良された治療を可能にすることを含む。
この概念は、図9に図示されており、図は、骨の膠原線維(または図内で標識されるような原線維)に対してある入射角で骨表面に遭遇するレーザビームを描写する。骨表面に接触すると、光は、その軌道が散乱平面において角度θ(ある場合、入射角と同じまたはほぼその角度)だけ、垂直平面において方位角φ(0〜2π)だけ偏向されるように散乱する。膠原繊維と平行な電場(偏光)を有するレーザビームの部分は、膠原繊維と垂直な電場(偏光)を有する部分より多く吸収される。
したがって、組織の膠原線維の向きの軸に沿って偏光されたレーザビームを向ける(例えば、図9に示されるレーザビームの垂直成分を最小化する)ことは、組織によるレーザエネルギーの吸収を最大化し、より優れ、より高速の切断性能をもたらすことができる。散乱平面とレーザの電場のそれとの間の入射角を最小化することによって、組織上に堆積させられるエネルギーの吸収が、最適化されることができる。
前述に照らして、いくつかの実施形態において、システム100は、レーザの電場の向き(すなわち、レーザの偏光)を膠原線維の向きおよび分布と一致するように制御するように適合される。システム100は、偏光を遂行するための種々の代替構成を特徴とすることができ、そのいくつかの例は、下で説明される。
種々の実施形態において、レーザビームの線形および/または円偏光は、半波長板または4分の1波長板または両方の組み合わせ等の複屈折材料(例えば、石英または雲母から作製される)を主要チャンバ108および/またはハンドピース110の中に導入することによって実施される。上で説明されるように、線形偏光光は、単一線形軸に沿って進行し、所望の方向に向けられることができる(例えば、骨の膠原線維と整列するように)。他方において、円偏光光は、任意のビーム向きに関して、等量のs−偏光およびp−偏光を含む。一般に、p−偏光は、入射平面と平行な電場方向を有する光の部分であり、s−偏光は、入射平面と垂直な電場方向を有する光の部分である。したがって、円偏光光は、同じ組成の偏光で治療表面の全ての軸に衝突し、材料は、切断方向および角度にかかわらず、均一に除去される。そのような事例において、0°の散乱角度を有する円偏光光の部分は、特に、切断において効果的である。いくつかの事例において、光は、最初に、線形偏光され、次いで、円偏光されるように位相シフトされる。
図10は、円偏光光を治療表面に送達するように適合された主要チャンバ108/ハンドピース110の例示的構成を描写する。示されるように、円偏光子164は、主要チャンバ108および/またはハンドピース110内のレーザビーム送達軸158に沿って搭載されることができ、それによって、レーザビームが4分の1波長板164を通過すると、それは、円偏光され、反射鏡160から反射され、治療領域に送達されるとき、円偏光されたままである。一般に、任意の円偏光子164、例えば、4分の1波長板、反射位相差体等が、使用されることができる。図10に示されるように、いくつかの実施形態において、円偏光子164上に入射するビームは、線形偏光されることができる。線形偏光は、円偏光子の上流の任意の場所で、例えば、レーザ源102において、関節運動式アーム106内、主要チャンバ108内等で生じることができる。いくつかの事例において、線形偏光光は、円偏光されずに、直接、治療部位に送達される。
例えば、図11に示される別の実施形態において、レーザビームは、反射鏡160と円偏光子164(例えば、45°の角度で配置される)を置換することによって、円偏光されることができる。そのような実施形態において、レーザビームは、線形偏光子168に通され得、線形偏光子168は、円偏光子166の上流の主要チャンバ108および/またはハンドピース110内に搭載されることができる。一般に、任意の線形偏光子、例えば、半波長板が、使用されることができる。線形偏光を円偏光に変換することは、切断変動を排除することができる。一般に、円偏光子164および/または線形偏光子168は、システム100内の任意の望ましい場所、例えば、レーザ源102、関節運動式アーム106、主要チャンバ108、ハンドピース110等に搭載されることができる。いくつかの事例において、線形偏光子168は、ビームが特定の偏光平面(例えば、入射平面に対して45°)を有し、同じ平面に沿って(例えば、入射平面に対して45°)向けられた円偏光子164に入射するように、ビームを線形偏光させることができる。
種々の実施形態において、線形偏光子168(例えば、半波長板)および円偏光子164(例えば、4分の1波長板)は、例えば、図12に示されるように、組み合わせられることができる。線形偏光子168は、線形偏光ビームを発生させることができ、円偏光子164(例えば、線形偏光子168の下流に搭載される)は、治療領域上に向けられる円偏光ビームを発生させることができる。いくつかの事例において、線形偏光子168および/または円偏光子164は、治療部位から反射された光を遮断するように適合されることができる。例えば、ある場合、システムは、線形偏光子168を通過する任意の反射された光を遮断する別の偏光子(例えば、線形偏光子168と異なる)を含むことができる。いくつかの事例において、他の偏光子は、線形偏光子168と反対の向きを伴う線形偏光子である。したがって、そのような事例において、全てまたは実質的に全ての反射された光は、遮断される。
種々の実施形態において、システム100は、下記の図13および14を参照して説明されるように、撮像システムを使用して、組織膠原(または他の関連構造)の向きを決定することができる。向きが把握されると、線形および/または円偏光が、膠原の向きに対して調節され(例えば、膠原とより良好に整列するように)、切断性能を改良することができる。
種々の実施形態において、システム100は、ビームの偏光を制御することによって、出力レーザビームの電力レベルを操作するように適合されることができる。一般に、偏光を制御するための任意の技法が、使用されることができる。例えば、円偏光子164および/または線形偏光子168は、回転搭載部170(図10および図12参照)上に搭載され、円偏光子164および/または線形偏光子168の回転を可能にすることができる。一般に、任意のタイプの回転搭載部170、例えば、バー搭載部、リング搭載部、運動学的搭載部、ジンバル搭載部等が、使用されることができる。偏光子の回転は、ビームの電力出力を変化させることができ、それは、治療性能(例えば、切断速度)を増加および/または減少させることができる。一般に、電力出力は、0Wからシステム100の最大電力出力(例えば、10,000W)まで変動させられることができる。
別の側面において、システム100は、治療エリアを撮像するように適合されることができる。例えば、システム100は、外科手術手技中、骨、神経、および/または他の身体構造が可視化および容易に区別されることを可能にすることができる。手技中の神経の可視化は、外科医が、神経の分裂を回避/最小化することを可能にすることができ、それは、機能低下、感覚の損失、および/または慢性疼痛等、患者に対してより少ない負の影響をもたらし得る。類似概念は、他の解剖学的構造、例えば、筋肉、腱、軟骨、血管等の可視化にも適用可能である。
種々の実施形態において、例えば、図13に示されるように、システム100は、撮像システム172を含むことができる。一般に、任意の好適な撮像システム172が、使用されることができる。1つの非限定的例として、撮像システムは、光源174と、ビームスプリッタ/フィルタ176(例えば、光源174から放出される光を治療領域に向けるため)と、レンズ178と、治療領域から反射された光の光線を受け取るためのセンサ180とを含むことができる。図13の上面図部分に示されるように、いくつかの実施形態において、撮像システム172は、ハンドピース110の外部に搭載されることができる。しかしながら、一般に、撮像システム172は、任意の望ましい場所内に、例えば、ハンドピース110、主要チャンバ108、または関節運動式アーム106内に搭載され/位置することができる。いくつかの実施形態において、撮像システムは、治療システム100に全く搭載されない独立型システムであることができる。図13の上面図部分にも示されるように、いくつかの実施形態において、撮像システム172は、2つの撮像機(例えば、光源174、ビームスプリッタ/フィルタ176、レンズ178、およびセンサ180)を含むことができる。2つの撮像機は、切断軸162に対して実質的に対称に配置されることができ、それは、治療表面の3D撮像を可能にすることができる。いくつかのそのような事例において、撮像構成要素は、レーザビームの中心に向けられた状態で5度〜30度の範囲内のある角度で搭載され、完全な360度視野を提供することができる。いくつかの事例において、センサ180は、データ入手ボードに結合されることができ、それは、定型3Dレンダリングのために使用されることができる。
種々の実施形態において、撮像システムは、偏光光を生成することができ、それは、複屈折材料(例えば、骨、神経等)から成る解剖学的構造の改良された可視化を可能にすることができる。例えば、偏光光撮像システム182(図14)は、外科医に、改良されたコントラストを提供し、膠原線維および神経を可視化することができ、それは、手技の転帰を改良することができる。偏光光撮像システム182は、偏光照明源184と、線形偏光子186(例えば、半波長板)と、集束レンズ188と、センサ190(例えば、CMOS/CCDセンサ)とを含むことができる。ある場合、線形偏光子186は、偏光光を治療表面に向けることができるが、他の構造も、使用されることができる。例えば、図15に示されるように、いくつかの事例において、偏光光撮像システム182は、レーザビームに対してある角度で配置されることができる(例えば、0〜45度の範囲内)。
いくつかの実施形態において、線形偏光子186は、回転搭載されることができる(例えば、バー搭載部、リング搭載部、運動学的搭載部、ジンバル搭載部等を使用して)。線形偏光子186を回転させることは、受信される画像のコントラストを改変することができる。例えば、膠原および/または神経のコントラストは、線形偏光子186が回転するにつれて、増加または減少することができる。この光が、神経を通過すると、組織の独特の内部構造は、神経線維が光の偏光の向きと比較してどのように向けられているかに依存する方法において、光を反射することができる。一般に、線形偏光子186は、任意の好適な量だけ回転することができる(例えば、最大±90度または±180度の範囲内)。いくつかの実施形態において、線形偏光子は、1つまたは両軸に沿って線形に任意の好適な量だけ平行移動するように適合されることもできる(例えば、線形偏光子186の線形寸法全体)。
いくつかの実施形態において、2つの偏光光撮像システム182が、使用されることができる(図13に示される2つの撮像システム172の使用に類似する)。そのような実施形態において、各撮像機の線形偏光子186は、偏光の直交した反対の状態を検出するように構成されることができ、それは、例えば、2つの受信された画像を重ねることによって、3D画像のレンダリングを可能にすることができる。そのようなデータ処理は、データ入手ボードまたは任意の好適な処理デバイスによって実施されることができる。
種々の事例において、撮像システム172、182によって収集された画像は、任意の望ましいフォーマットにおいて、外科医に提示されることができる。いくつかの事例において、画像は、治療システム100のモニタ114または外部モニタ上に表示されることができる。いくつかの事例において、画像は、仮想現実または拡張現実オーバーレイとして表示されることができる(例えば、外科医によって装着される拡張現実ヘッドセットまたは他のデバイスの仮想現実を使用して)。図16Aは、偏光撮像システムを用いて撮影された軟組織の例示的画像であり(表面下筋線維束が識別されている)、図16Bは、従来の(非偏光)撮像システムを用いて撮影された軟組織の例示的画像である。図17Aは、偏光撮像システムを用いて撮影された硬組織の例示的画像であり(エナメル小柱が識別されている)、図17Bは、従来の(非偏光)撮像システムを用いて撮影された硬組織の例示的画像である。
本明細書に提示される各数値は、対応するパラメータのための範囲内の最小値または最大値を表すと想定される。故に、請求項に追加されるとき、数値は、範囲を主張するための明示的支持を提供し、それは、本明細書の教示による数値を上回ることも、下回ることもある。本明細書(図に示されるチャート内を含む)に提示される各数値範囲内の最小値と最大値との間の全ての値が、想定され、各特定の範囲内に表される有効桁の数を条件として、本明細書で明示的に支持される。請求項内に明示的含有がない場合でも、本明細書に提示される各数値は、いかなる点においても限定と見なされない。
本願のいずれかの場所で明示的に説明されない限り、本明細書で使用されるように、用語「実質的に」または「約」が、定量的値の前にあるとき、本開示はまた、具体的定量的値自体だけではなく、種々の場合において、別様に示されない、または推測されない限り、公称値からの±1%、±2%、±5%、および/または±10%の変動も含む。
例証的実施形態が本明細書に説明されたが、当業者は、上で具体的に説明されるものの他に、本発明の種々の他の特徴および利点を理解するであろう。したがって、前述は、本発明の原理の例証にすぎず、種々の修正および追加ならびに本明細書に列挙される種々の要素および構成要素のあらゆる組み合わせおよび順列が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって成され得ることを理解されたい。故に、添付の請求項は、図示および説明された特定の特徴によって限定されないものとし、任意の明白な修正およびその均等物を網羅するように解釈されるものともする。
Claims (129)
- 組織を治療するためのレーザベースの治療システムであって、前記システムは、
レーザビームを発生させるためのレーザ源と、
前記レーザ源に光学的に接続されたハンドピースであって、前記ハンドピースは、(i)前記レーザビームを前記組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)前記治療表面を撮像するための撮像システムとを備えている、ハンドピースと、
前記レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するためのコントローラと、
前記レーザビームを偏光させるように適合された線形偏光子および円偏光子のうちの少なくとも1つと
を備えている、システム。 - 前記レーザビームは、9μm〜11μmの範囲内の波長を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、前記組織をアブレートするように適合されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、骨補綴物の挿入を補助するように適合されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供するように適合されている、請求項4に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、400nm〜1μmの範囲内の波長を備えている、請求項5に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、単一波長および広帯域の複数の波長のうちの少なくとも1つを含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記組織は、硬組織を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で前記硬組織を除去する、請求項8に記載のシステム。
- 前記組織は、軟組織をさらに備えている、請求項8に記載のシステム。
- 前記組織は、骨、筋肉、腱、軟骨、皮膚、および/または結合組織のうちの少なくとも1つを備えている、請求項10に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、関節調製術、大腿骨骨切除術、および上腕骨骨切除術から成る群から選択される手技において、軟骨および骨のうちの少なくとも1つを切除するように適合されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、関節軟骨の調製および暴露のうちの少なくとも1つを行うように適合されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記レーザ源は、CO2レーザ源を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザ源は、He−Neレーザ源、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、およびエキシマレーザ源のうちの少なくとも1つを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギーを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記光学構成要素は、検流計および反射鏡のうちの少なくとも1つを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、偏光照明源と、線形偏光子とを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記ハンドピースの外部に位置している、請求項1に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記撮像システムから放出される光が前記ハンドピースから出射するレーザビームと0度〜45度の範囲内の入射角を形成するように配置されている、請求項21に記載のシステム。
- 前記線形偏光子は、半波長板を備えている、請求項20に記載のシステム。
- 前記線形偏光子は、前記治療表面の画像のコントラストを改変するために、平行移動および回転のうちの少なくとも1つを行うように適合されている、請求項20に記載のシステム。
- 加圧された流体を前記治療表面に向けるための冷却ユニットをさらに備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある、請求項25に記載のシステム。
- 前記加圧された流体は、バーストで向けられる、請求項25に記載のシステム。
- 前記バーストの周波数は、0.1Hz〜10Hzの範囲内にある、請求項27に記載のシステム。
- 各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内にある、請求項27に記載のシステム。
- 前記加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項25に記載のシステム。
- 前記システムは、前記線形偏光子および前記円偏光子の両方を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記線形偏光子および前記円偏光子の両方は、前記ハンドピース内に搭載されている、請求項31に記載のシステム。
- 前記線形偏光子は、検流計に近接して前記ハンドピース内に搭載され、前記円偏光子は、出口オリフィスに近接して前記ハンドピース内に搭載されている、請求項32に記載のシステム。
- 前記線形偏光子は、半波長板を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記円偏光子は、4分の1波長板を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、線形偏光、円偏光、および楕円偏光から成る群から選択される様式において偏光される、請求項1に記載のシステム。
- 前記円偏光子は、前記ハンドピースから出射するレーザビームの出力電力を改変するように回転可能である、請求項1に記載のシステム。
- レーザベースの治療システムを使用して組織を治療する方法であって、前記方法は、
9μm〜11μmの範囲内の波長を有するレーザビームを発生させるステップと、
レーザ源をハンドピースに光学的に接続するステップであって、前記ハンドピースは、(i)前記レーザビームを前記組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)前記治療表面を撮像するための撮像システムとを備えている、ステップと、
前記レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するステップと、
線形偏光子および円偏光子のうちの少なくとも1つを使用して、前記レーザビームを偏光させるステップと
を含む、方法。 - 前記組織をアブレートすることをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 骨補綴物を挿入することをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザベースの治療システムを使用して、前記骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供することをさらに含む、請求項40に記載の方法。
- 前記組織は、硬組織を備えている、請求項38に記載の方法。
- 0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で前記硬組織を除去することをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記組織は、軟組織をさらに備えている、請求項42に記載の方法。
- 前記組織は、骨、筋肉、腱、皮膚、結合組織、および軟骨のうちの少なくとも1つを備えている、請求項44に記載の方法。
- 関節調製術、大腿骨骨切除術、および上腕骨骨切除術から成る群から選択される手技において、軟骨および骨のうちの少なくとも1つを切除することをさらに含む、請求項45に記載の方法。
- (i)関節軟骨を調製するステップおよび(ii)関節軟骨を暴露するステップのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項45に記載の方法。
- 前記レーザ源は、CO2レーザ源を備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザ源は、He−Neレーザ、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、およびエキシマレーザ源のうちの少なくとも1つを備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長を備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザビームは、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギーを備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザビームは、0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記光学構成要素は、検流計および反射鏡のうちの少なくとも1つを備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記撮像システムは、偏光照明源と、線形偏光子とを備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記線形偏光子は、半波長板を備えている、請求項54に記載の方法。
- 前記治療表面から受信される画像のコントラストを改変するために、前記線形偏光子を平行移動させることおよび回転させることのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項54に記載の方法。
- 加圧された流体を前記治療表面に向けることをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある、請求項57に記載の方法。
- 前記加圧された流体をバーストで向けることをさらに含む、請求項57に記載の方法。
- 前記バーストの周波数は、0.1Hz〜10Hzの範囲内にある、請求項59に記載の方法。
- 各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内にある、請求項59に記載の方法。
- 前記加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項57に記載の方法。
- 前記偏光させるステップは、前記線形偏光子および前記円偏光子の両方を使用することを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記線形偏光子および前記円偏光子の両方は、前記ハンドピース内に搭載される、請求項64に記載の方法。
- 前記線形偏光子は、検流計に近接して前記ハンドピース内に搭載され、前記円偏光子は、出口オリフィスに近接して前記ハンドピース内に搭載される、請求項64に記載の方法。
- 前記線形偏光子は、半波長板を備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記円偏光子は、4分の1波長板を備えている、請求項38に記載の方法。
- 前記レーザビームは、線形偏光、円偏光、および楕円偏光から成る群から選択される様式において偏光される、請求項38に記載の方法。
- 前記ハンドピースから出射するレーザビームの出力電力を改変するように、前記円偏光子を回転させることをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記撮像システムは、前記ハンドピースの外部に位置している、請求項38に記載の方法。
- 前記撮像システムは、前記撮像システムから放出される光が前記ハンドピースから出射するレーザビームと0度〜45度の範囲内の入射角を形成するように配置されている、請求項70に記載のシステム。
- 組織を治療するためのレーザベースの治療システムであって、前記システムは、
9μm〜11μmの範囲内の波長および少なくとも500Wのピーク出力電力を有するレーザビームを発生させるためのレーザ源と、
前記レーザ源に光学的に接続されたハンドピースであって、前記ハンドピースは、(i)前記レーザビームを前記組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)前記治療表面を撮像するための撮像システムとを備えている、ハンドピースと、
前記レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するためのコントローラと
を備えている、システム。 - 前記レーザベースの治療システムは、前記組織をアブレートするように適合されている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、骨補綴物の挿入を補助するように適合されている、請求項72に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供するように適合されている、請求項74に記載のシステム。
- 前記組織は、硬組織を備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で前記硬組織を除去する、請求項76に記載のシステム。
- 前記組織は、軟組織をさらに備えている、請求項76に記載のシステム。
- 前記組織は、骨、筋肉、腱、および軟骨のうちの少なくとも1つを備えている、請求項78に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、関節調製術、大腿骨骨切除術、および上腕骨骨切除術から成る群から選択される手技において、軟骨および骨のうちの少なくとも1つを切除するように適合されている、請求項79に記載のシステム。
- 前記レーザベースの治療システムは、関節軟骨の調製および暴露のうちの少なくとも1つを行うように適合されている、請求項79に記載のシステム。
- 前記レーザ源は、CO2レーザ源を備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザ源は、He−Neレーザ源、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、およびエキシマレーザ源のうちの少なくとも1つを備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長を備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギーを備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記レーザビームは、0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記光学構成要素は、検流計および反射鏡のうちの少なくとも1つを備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、少なくとも10,000ppiの分解能を有する前記治療表面の画像を発生させるように適合された高精細撮像システムを含む、請求項72に記載のシステム。
- 前記画像は、デジタル画像である、請求項88に記載のシステム。
- 前記デジタル画像を記憶するためのデジタル記憶媒体をさらに備えている、請求項89に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、3D撮像システムをさらに備えている、請求項88に記載のシステム。
- 前記3D撮像システムは、少なくとも2つのセンサを備えている、請求項91に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、前記治療表面上の切断軸に対して実質的に対称である、請求項72に記載のシステム。
- 前記撮像システムは、CMOSセンサを備えている、請求項72に記載のシステム。
- 加圧された流体を前記治療表面に向けるための冷却ユニットをさらに備えている、請求項72に記載のシステム。
- 前記加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある、請求項95に記載のシステム。
- 前記加圧された流体は、バーストで向けられる、請求項95に記載のシステム。
- 前記バーストの周波数は、0.1Hz〜10Hzの範囲内にある、請求項97に記載のシステム。
- 各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内にある、請求項97に記載のシステム。
- 前記加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項95に記載のシステム。
- レーザベースの治療システムを使用して組織を治療する方法であって、前記方法は、
9μm〜11μmの範囲内の波長および少なくとも500Wのピーク出力電力を有するレーザビームを発生させるステップと、
レーザ源をハンドピースに光学的に接続するステップであって、前記ハンドピースは、(i)前記レーザビームを前記組織の治療表面に向けるための光学構成要素と、(ii)前記治療表面を撮像するための撮像システムとを備えている、ステップと、
前記レーザベースの治療システムの少なくとも1つのパラメータを制御するステップと
を含む、方法。 - 前記組織をアブレートすることをさらに含む、請求項101に記載の方法。
- 骨補綴物を挿入することをさらに含む、請求項101に記載の方法。
- 前記レーザベースの治療システムを使用して、前記骨補綴物の挿入のための整列の誘導および可視化を提供することをさらに含む、請求項103に記載の方法。
- 前記組織は、硬組織を備えている、請求項101に記載の方法。
- 0.5g/秒〜5g/秒の範囲内の率で前記硬組織を除去することをさらに含む、請求項105に記載の方法。
- 前記組織は、軟組織をさらに備えている、請求項105に記載の方法。
- 前記組織は、骨、筋肉、腱、および軟骨のうちの少なくとも1つを備えている、請求項107に記載の方法。
- 関節調製術、大腿骨骨切除術、および上腕骨骨切除術から成る群から選択される手技において、軟骨および骨のうちの少なくとも1つを切除することをさらに含む、請求項108に記載の方法。
- (i)関節軟骨を調製するステップおよび(ii)関節軟骨を暴露するステップのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項108に記載の方法。
- 前記レーザ源は、CO2レーザ源を備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記レーザ源は、He−Neレーザ、アルゴンレーザ源、UVレーザ源、Er−YAGレーザ源、およびエキシマレーザ源のうちの少なくとも1つを備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記レーザビームは、5μs〜1,000μsの範囲内のパルス長を備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記レーザビームは、10mJ〜100,000mJの範囲内のパルスエネルギーを備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記レーザビームは、0.1kHz〜4kHzのパルス繰り返し率を備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記光学構成要素は、検流計および反射鏡のうちの少なくとも1つを備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記撮像システムは、少なくとも10,000ppiの分解能を有する前記治療表面の画像を発生させるように適合された高精細撮像システムを備えている、請求項101に記載の方法。
- 前記画像は、デジタル画像である、請求項117に記載の方法。
- 前記デジタル画像をデジタル記憶媒体内に記憶することをさらに含む、請求項118に記載の方法。
- 前記撮像システムは、3D撮像システムをさらに備えている、請求項117に記載の方法。
- 前記3D撮像システムは、少なくとも2つのセンサを備えている、請求項120に記載の方法。
- 前記撮像システムは、前記治療表面上の切断軸に対して実質的に対称である、請求項101に記載の方法。
- 前記撮像システムは、CMOSセンサを備えている、請求項101に記載の方法。
- 加圧された流体を前記治療表面に向けることをさらに含む、請求項101に記載の方法。
- 前記加圧された流体の体積流量は、10mm3/分〜1,000mm3/分の範囲内にある、請求項124に記載の方法。
- 前記加圧された流体をバーストで向けることをさらに含む、請求項124に記載の方法。
- 前記バーストの周波数は、0.1Hz〜10Hzの範囲内にある、請求項126に記載の方法。
- 各バーストの持続時間は、100ms〜10,000msの範囲内にある、請求項126に記載の方法。
- 前記加圧された流体は、加圧されたガス、加圧された液体、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項124に記載の方法。
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