KR20220058963A - 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템 - Google Patents

레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220058963A
KR20220058963A KR1020227013226A KR20227013226A KR20220058963A KR 20220058963 A KR20220058963 A KR 20220058963A KR 1020227013226 A KR1020227013226 A KR 1020227013226A KR 20227013226 A KR20227013226 A KR 20227013226A KR 20220058963 A KR20220058963 A KR 20220058963A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
pulse
target
energy
target tissue
Prior art date
Application number
KR1020227013226A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102551285B1 (ko
Inventor
탈 와이스만
알카디 카차투로브
아싸프 프레이쓰
Original Assignee
루메니스 리미티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루메니스 리미티드 filed Critical 루메니스 리미티드
Priority to KR1020237022125A priority Critical patent/KR20230106720A/ko
Publication of KR20220058963A publication Critical patent/KR20220058963A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102551285B1 publication Critical patent/KR102551285B1/ko

Links

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
    • 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
    • A61B18/24—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 with a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • 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
    • 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
    • A61B18/26—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 for producing a shock wave, e.g. laser lithotripsy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00137—Details of operation mode
    • A61B2017/00154—Details of operation mode pulsed
    • A61B2017/00172—Pulse trains, bursts, intermittent continuous operation
    • A61B2017/00176—Two pulses, e.g. second pulse having an effect different from the first one
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00477—Coupling
    • A61B2017/00482—Coupling with a code
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B2017/22005—Effects, e.g. on tissue
    • A61B2017/22007—Cavitation or pseudocavitation, i.e. creation of gas bubbles generating a secondary shock wave when collapsing
    • 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
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00505—Urinary tract
    • A61B2018/00511—Kidney
    • 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
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00547—Prostate
    • 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
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00625—Vaporization
    • 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
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • 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
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00684—Sensing and controlling the application of energy using lookup tables
    • 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
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00779—Power or energy
    • 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
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20554—Arrangements for particular intensity distribution, e.g. tophat
    • 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
    • A61B2018/206—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 laser light passing along a liquid-filled conduit
    • 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
    • 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
    • A61B18/26—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 for producing a shock wave, e.g. laser lithotripsy
    • A61B2018/263—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 for producing a shock wave, e.g. laser lithotripsy the conversion of laser energy into mechanical shockwaves taking place in a liquid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared

Abstract

레이저 방사선에 의한 표적의 조사를 최적화하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 방사선은 레이저 방사선 전달 장치와 관련되고 상기 레이저 방사선은 도파관 또는 광섬유 중 하나에 의해 상기 표적에 전달되고, 상기 도파관과 광섬유는 각각 말단송출부를 갖으며, 상기 말단송출부는 상기 표적으로부터 이격되고, 상기 가이드의 말단송출부와 상기 표적 사이의 공간은 액체 매질에 의해 점유되고, 상기 레이저 방사선은 상기 액체 매질에 적어도 부분적으로 흡수된 파장의 적어도 하나의 연이은 레이저 펄스에서 광 경로를 따라 전달되며, 상기 적어도 하나의 펄스 트레인은 제 1 레이저 펄스 및 제 2 레이저 펄스를 갖는, 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법에 있어서, 상기 표적을 조사하는데 사용되는 도파관 또는 광섬유 유형을 상기 레이저 방사 전달 장치 상에 선택하여 장착하는 단계; 적어도 다음의 파라미터들을 선택하는 단계: 표적에 전달될 펄스들의 적어도 하나의 트레인의 전체 에너지를 선택하고, 그리고 말단송출부로부터 표적까지의 거리를 선택하는 단계; 상기 레이저 방사 전달 장치를 제어하고 상기 레이저 방사 전달 장치에 의해 전달된 전체 에너지를 선택하고 상기 말단송출부로부터 상기 표적까지의 거리를 선택하는 단계를 수행하는 제어부를 더 포함하며; 상기 말단송출부에서 상기 액체 매질 내에 증기 거품을 형성하기에 충분한 에너지 (Ei)를 갖는 상기 제 1 레이저 펄스를 발생시킴으로써 상기 적어도 하나의 펄스 열에 대한 상기 표적의 조사를 개시하는 단계; 형성된 증기 기포가 말단송출부와 표적 사이의 공간으로부터 액체 매질의 실질적인 부분을 대체하기에 충분한 양으로 팽창하도록 하는 단계; 이후, 상기 형성된 증기 기포가 최적 범위에 도달하기에 충분한 상기 선택된 시간 지연 (Td) 후에 상기 제 2 레이저 펄스 (Ep)를 생성하고, 상기 제 2 레이저 펄스는 형성된 증기 기포를 통해 상기 표적에 전달되어 상기 액체 매질에 의해 흡수된 상기 레이저 방사를 최소화하고 상기 표적에 도달하는 상기 레이저 방사를 최적화하는 단계를 포함하고; 상기 제어부는 룩업 테이블을 포함하는 메모리를 더 포함하고, 상기 룩업 테이블은 Ei, Ep 그리고 Td를 포함하는 복수의 파라미터를 포함하고, 상기 도파관 또는 광섬유 유형을 선택하는 단계, 상기 조사될 전체에너지를 선택하는 단계; 및 상기 말단송출부로부터 상기 표적까지의 거리를 선택하는 단계가 상기 제어부로 하여금 상기 룩업 테이블에 액세스하여 Ei, Ep 그리고 Td에 대한 대응하는 파라미터를 선택하게 하고 상기 전달 장치가 Ei, Ep 그리고 Td에 대해 상기 선택된 파라미터를 갖는 레이저 방사선을 생성하여 전달하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법에 관한 것이다.

Description

레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING LASER BEAM ATTENTUATION IN A LIQUID MEDIUM}
본 발명은 레이저 광 에너지 자원 및 액체성 환경을 통해 표적 조직으로 수송할 레이저 빔의 감쇠를 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
레이저 장치를 이용한 치료법은 과거 20 년 동안 의학에서 일반적인 치료 방식이었다. 새로운 레이저 기술과 전달 시스템, 뒤이은 가격 인하와 레이저 전달 시스템의 품질 향상은 단지 몇가지 원동력일 뿐이다. 일부 레이저 치료는 피부 표면의 레이저 치료와 같이 자유로운 개방 공간에서의 직접 조사 하에 수행된다. 그러나, 일부 치료는 레이저 광을 광섬유 또는 광 가이드를 통해 레이저 빔을 전달하는 것과 같은 전달 시스템의 도움으로 행해진다, 이러한 치로법들 중 일부에서 치료 부위는 기체적 환경(예를 들어, 주입 가스를 사용한 복강경 수술 과정 중)에 의해 특징된다.
그러나, 일부 레이저 치료법은 두 가지 예시만 언급하자면, 신장 결석 폭파 또는 양성전립선비대증(BPH) 절제와 같은 액체적 환경 내에서 수행된다. 광학의 관점에서, 레이저 빔으로부터 표적 조직으로의 에너지 전달의 유효성은, 무엇보다도, 레이저가 원점으로부터 표적 조직으로 통과하여 지나가는 매질에 달려있다. 일반적으로, 액체 매질은 기체 매질보다 광을 더 흡수하고 산란하는 경향이 있다. 액체 매질은 구성 성분으로 물을 포함할 수 있으며, 물은 일반적으로 광 및 특히 적외선 파장을 강하게 흡수하는 것으로 알려져 있다.
툴륨, 홀뮴, 에르븀, 이산화탄소 레이저 등과 같은 적외선 레이저는 일반 외과 수술, 정형 외과 및 비뇨기과 수술 과정에서 흔하게 의학적 용도로 사용된다. 이러한 과정의 많은 경우가 체내 액체 환경에서 수행되기 때문에, 광섬유 또는 광 가이드의 출력단에서 방출된 레이저 에너지의 일부, 어쩌면 많은 부분이 표적 조직에 도달하기 전에 액체 매질에 흡수될 것으로 예상할 수 있다.
그러나, 미국 특허 제 5,321,715 호 ( '715 특허)에 따르면, 일부 상황에서는, 표적 조직을 향한 액체 매질 내에서 이동하는 레이저 에너지가 흡수되나, 그 흡수가 예상보다는 적을 수 있다. 이는 소위 "모세 효과 (Moses Effect)"에 기인한다. 방출된 에너지의 첫 번째 구성 요소가 액체에 흡수되고 액체 매질내에 거품을 생성하여 그럼으로 남아있는 에너지가 덜 제한적인 또는 더 낮은 광 감쇠를 특징으로 하는 흡수하는 기체/증기 감응 매질을 통과하여 지나간다.
'715 특허는 표적 조직에 도달하는 레이저 에너지의 양을 증가시키는 펄스 형태를 설명한다. 설명에 따르면, 거품을 생성하기 위해 제 1 쇼트 및 낮은 에너지 개시 펄스가 발생되고, 그 다음에 더 높은 에너지 처리 펄스가 뒤따른다. 두 번째 치료 펄스는 생성된 거품과 현재 생성된 거품을 통과할 때 거품의 존재로 인해 흡수율이 낮아진다(액체가 없는 경우). 더욱이, '715 특허는 제 1 기포 개시 펄스의 에너지가 증기 기포의 형성을 개시하기에 충분할 수 있음을 교시한다. 이와 같이 형성된 기포는 레이저 섬유의 끝과 표적 조직 사이에서 유체 매질의 실질적인 부분을 대체할 수 있다.
제 1 및 제 2 펄스 사이의 시간 주기는 계산될 수 있고 그 다음에 기포의 예상 팽창 속도 및 레이저 섬유 팁 또는 광 가이드로부터 표적 조직으로의 실제 거리에 기초하여 설정될 수 있다. 기포가 발생하면 기포 붕괴 이전에 '715 특허에 따라 자발 팽창을 조절하는 요소가 있고 두 번째 처리 펄스가 발사된다. 반 리우웬(Van Leeuwen)은 종래 기술(Holmium에 의한 비접촉 조직 박리: YSGG Laser Pulses in Blood, "Laser and Surgery and Medicine", Vol 11, 1991)에서 100 밀리 초 이내에 약 1mm의 직경으로 팽창하고, 200 밀리 초 동안 2mm까지 팽창한다고 교시한다. 따라서, '715는 기포 개시 펄스와 다음 치료 펄스 사이에서 200 마이크로 초보다 짧은 시간을 교시한다.
'715 특허에 기초한 기포 개시 펄스는 바람직하게는 50 마이크로 초보다 짧고, 바람직하게는 30 마이크로 초보다 짧은 펄스이다. '715 특허에서 논의한 예시에서, 홀름 처리 레이저를 제공하고 0.5mm 섬유 직경을 사용하여, 기포 개시 펄스는 적어도 0.02 줄이어야 한다 - 섬유의 끝에서 2.1 마이크론 레이저로 물을 끓이는 에너지. 기포 개시 펄스는, 이 예시에 따라, 1 줄의 치료 펄스의 2 %를 소모한다.
미국 특허 제 5,632,739 호는 기포의 크기와 해당 양의 대체 유체가 그 최대 범위에 있을 때 제 2의 펄스가 방출되도록 기포 시작 펄스와 치료 펄스 사이의 지연이 선택되는 것을 교시한다.
그러나, 현재 펄스 에너지의 대부분은 표적 조직에 도달하는 도중에 물 또는 다른 체액에 의해 흡수된 상태이다. 최적이 아닌 섬유 말단-표적 조직 거리는 치료의 효율에 크게 영향을 받고 실제로 효율을 저하시킬 가능성이 있다.
그러나, 선행 기술은 레이저 시스템에 의해 전달된 제 1 개시 펄스를 특정한 작동 엔벨로프를 정의하는 특정 세트의 파라미터의 함수로서 정의, 조정 및 최적화함으로써 기포 팽창 단계를 제어하고 최적화하는 방법을 가르치지 못한다. 치료를 위해 사용자가 선택한 총 펄스 에너지, 치료 펄스 반복율, 섬유 직경 또는 섬유 또는 도파관의 끝에서 대상 조직 및 레이저 유형까지의 작동 거리. 또한, 선행 기술은 개시 펄스와 치료 펄스 사이의 지연을 결정하기 위한 최적화 프로세스를 교시하지 못한다. 선행 기술의 이러한 단점을 해결하는 것이 본 발명의 한 측면이다.
본 발명에는 보다 효과적인 레이저-조직 상호 작용을 제공하기 위해 레이저 펄스를 형성하고 변조하는 치료 파라미터의 최적화가 포함된다. 이는 펄스 에너지, 펄스 에너지 레벨, 펄스 수, 사용되는 섬유의 유형 및 크기, 및 섬유 말단의 표적 조직까지의 거리를 최적화하는 것을 포함한다. 더 나아가, 최적화는 "폐쇄 루프"모드에서 작동하여 다양한 제어 매개 변수가 즉각적으로 제어 및 변경되어 가장 효과적인 치료를 제공할 수 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 레이저 방사선은 레이저 방사선 전달 장치와 관련되고 상기 레이저 방사선은 도파관 또는 광섬유 중 하나에 의해 상기 표적에 전달되고, 상기 도파관과 광섬유는 각각 말단송출부를 갖으며, 상기 말단송출부는 상기 표적으로부터 이격되고, 상기 가이드의 말단송출부와 상기 표적 사이의 공간은 액체 매질에 의해 점유되고, 상기 레이저 방사선은 상기 액체 매질에 적어도 부분적으로 흡수된 파장의 적어도 하나의 연이은 레이저 펄스에서 광 경로를 따라 전달되며, 상기 적어도 하나의 펄스 트레인은 제 1 레이저 펄스 및 제 2 레이저 펄스를 갖는, 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법에 있어서, 상기 표적을 조사하는데 사용되는 도파관 또는 광섬유 유형을 상기 레이저 방사 전달 장치 상에 선택하여 장착하는 단계; 적어도 다음의 파라미터들을 선택하는 단계: 표적에 전달될 펄스들의 적어도 하나의 트레인의 전체 에너지를 선택하고, 그리고 말단송출부로부터 표적까지의 거리를 선택하는 단계; 상기 레이저 방사 전달 장치를 제어하고 상기 레이저 방사 전달 장치에 의해 전달된 전체 에너지를 선택하고 상기 말단송출부로부터 상기 표적까지의 거리를 선택하는 단계를 수행하는 제어부를 더 포함하며; 상기 말단송출부에서 상기 액체 매질 내에 증기 거품을 형성하기에 충분한 에너지 (Ei)를 갖는 상기 제 1 레이저 펄스를 발생시킴으로써 상기 적어도 하나의 펄스 열에 대한 상기 표적의 조사를 개시하는 단계; 형성된 증기 기포가 말단송출부와 표적 사이의 공간으로부터 액체 매질의 실질적인 부분을 대체하기에 충분한 양으로 팽창하도록 하는 단계; 이후, 상기 형성된 증기 기포가 최적 범위에 도달하기에 충분한 상기 선택된 시간 지연 (Td) 후에 상기 제 2 레이저 펄스 (Ep)를 생성하고, 상기 제 2 레이저 펄스는 형성된 증기 기포를 통해 상기 표적에 전달되어 상기 액체 매질에 의해 흡수된 상기 레이저 방사를 최소화하고 상기 표적에 도달하는 상기 레이저 방사를 최적화하는 단계를 포함하고; 상기 제어부는 룩업 테이블을 포함하는 메모리를 더 포함하고, 상기 룩업 테이블은 Ei, Ep 그리고 Td를 포함하는 복수의 파라미터를 포함하고, 상기 도파관 또는 광섬유 유형을 선택하는 단계, 상기 조사될 전체에너지를 선택하는 단계; 및 상기 말단송출부로부터 상기 표적까지의 거리를 선택하는 단계가 상기 제어부로 하여금 상기 룩업 테이블에 액세스하여 Ei, Ep 그리고 Td에 대한 대응하는 파라미터를 선택하게 하고 상기 전달 장치가 Ei, Ep 그리고 Td에 대해 상기 선택된 파라미터를 갖는 레이저 방사선을 생성하여 전달하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 Ei/Ep의 비율은 10:1에서 1:10으로 하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 펄스 열에는 두 개의 펄스가 포함되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 펄스 열에는 두개 이상의 펄스가 포함되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 펄스 열은 복수의 펄스 열이고, 상기 선택 단계는 상기 복수의 펄스 열 전달을 위한 반복률을 선택하는 단계를 더 포함하는일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저에 의해 방사된 상기 실제 에너지를 측정하는 단계; 상기 전체 선택된 에너지에 대해 상기 실제 측정된 에너지를 비교하는 단계; 및 상기 비교가 상기 선택된 전체 에너지로부터의 상기 실제 측정된 에너지의 변동을 나타내는 경우, 상기 표적에 전달된 상기 선택된 에너지를 획득하기 위해 임의의 후속하느 연이은 펄스에 대해 하나 혹은 그 이상의 상기 선택된 파라키터들을 조정하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표적은 인체 내의 조직, 장기 또는 형성된 결석인 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블이 다수의 도파관에게 Ei, Ep 및 Td 의 최적화된 값을 포함하는 하나 또는 2 이상의 데이터 세트를 포함하거나, 또는 말단송출부에서부터 상기 표적까지의 거리 및 광섬유 유형을 포함하고, 상기 도파관 또는 광섬유 유형을 선택하는 단계는 상기 제어부로 하여금 상기 룩업테이블에 엑세스하여 Ei, Ep 및 Td 의 최적화된 값을 결정하게 하는 것일 수 있다.
*일 실시예에 있어서, 상기 도파관 또는 광섬유 유형은 섬유 직경, 섬유 물질, 섬유 개구수 및 상기 말단송출부의 형상의 상기 파라미터들의 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 말단송출부에서 표적까지의 거리를 선택하는 단계는. 상기 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리를 선택하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 상기 파라미터를 조정하는 단계는 상기 제어장치에 동작 가능하게 연결된 폐쇄 루프 피드백 회로에 의해 달성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도파관 또는 광섬유 유형을 선택하는 단계는, 상기 도파관 또는 광섬유를 상기 전달 장치 상에 장착하는 단계를 더 포함하고, 상기 전달 장치는 상기 도파관 또는 광섬유의 상기 파라미터를 자동으로 인식하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 자동 인식 단계는 상기 전달 장치 및 상기 도파관 또는 광섬유 상에 장착된 RFID 식별 태그에 의해 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 광섬유 유형의 상기 도파관이 상기 선택된 하나 이상의 파라미터와 양립가능한지 여부를 상기 제어부와 관련되는 사용자 인터페이스 상에 표시하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 펄스 열은 하나 이상의 Ei 및 하나 이상의 Ep 중 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 레이저광선 전달 장치를 제어하며, 상기 레이저광선 전달 장치에 의해 전달되는 전체 에너지를 선택하는 단계 및 상기 말단송출부에서부터 상기 전달장치에 장착되는 상기 도파관 혹은 광섬유 유형에 기초한 표적까지의 거리를 선택하는 단계를 수행하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은 전송 말단을 갖는 가이드에 의해 방사선이 표적에 전달되고, 상기 전송 말단은 상기 표적으로부터 이격되어 있으며, 상기 가이드의 상기 전송 말단과 상기 표적 사이의 공간은 상기 액체 매질로 채워져 있으며, 레이저방사선은 상기 액체 매질에 흡수되는 파장을 가지는, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법에 있어서, 상기 가이드의 상기 송출단부에서 상기 액체 매질 내 증기 기포를 형성하는 데 충분한 에너지를 갖는 제1 레이저 펄스를 생성하는 단계; 및 상기 제1레이저 펄스로부터 소정의 시간 이후에 제2레이저 펄스를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 소정의 시간은 상기 증기 기포가 상기 가이드의 전달 단부와 상기 제2레이저 퍼스 사이의 공간으로부터 상기 액체 매질의 실질적인 부분을 이동시키기에 충분한 양으로 팽창하도록 선택되며, 상기 제2 레이저 펄스가 증기 기포를 통해 표적에 전달되어 상기 액체 매질에 의해 흡수된 레이저 방사선을 최소화하고 상기 표적에 도달하는 레이저 방사선을 최대화하는 것을 특징으로 하는, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은 주로 물로 형성된 액체매질에 침지되는 조직에 대하여, 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템에 있어서, 1.0에서 10.6 미크론(micron) 사이의 출력 파장을 발생시키는 고체 상태 게인(gain) 매질; 레이저 빔을 발생시키는 게인 매질을 자극하기 위한 플래시 램프; 상기 게인 매질로부터 상기 조직에 상기 레이저 빔을 가이드하기 위한 광섬유로서, 상기 치료될 조직에 근접하고 있지만 이격되어 배치된 송출단을 갖는 광섬유; 및 상기 플래시 램프를 제어하는 일련의 제1레이저 펄스 및 제2레이저 펄스를 순차적으로 발생하도록 기능하는 제어부를 포함하고, 상기 각각의 제1레이저 펄스는 광섬유의 송출단에서 액체 매질에 증기 거품을 형성하는 데 충분한 에너지를 가지고, 상기 제2레이저 펄스는 상기 제1레이저 펄스 이후 소정의 시간 이후에 발생되며, 상기 소정의 시간은 상기 제1레이저 펄스에 의해 생성된 증기 기포가 상기 광섬유의 송출단과 상기 조직 사이의 공간으로부터 상기 액체 매질의 실질적인 부분을 대체하기 충분한 양으로 팽창하도록 선택되어, 상기 제2레이저 펄스가 증기 거품을 통해 조직에 전달되어 액체 매질에 의해 흡수된 레이저 방사를 최소화하고 표적에 도달하는 레이저 방사를 최대화하는 것을 특징으로 하는, 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템을 제공한다.
본 발명에는 보다 효과적인 레이저-조직 상호 작용을 제공하기 위해 레이저 펄스를 형성하고 변조하는 치료 파라미터의 최적화가 포함된다. 이는 펄스 에너지, 펄스 에너지 레벨, 펄스 수, 사용되는 섬유의 유형 및 크기, 및 섬유 말단의 표적 조직까지의 거리를 최적화하는 것을 포함한다. 더 나아가, 최적화는 "폐쇄 루프"모드에서 작동하여 다양한 제어 매개 변수가 즉각적으로 제어 및 변경되어 가장 효과적인 치료를 제공할 수 있다.
도 1a, 1b 및 1c는 원칙적으로 일반 (1c) 및 이중 펄스 (1a 및 1b) 간의 차이점을 도시한다.
도 2는 본 발명의 장치의 일 실시 예를 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 도 2의 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 200 미크론 섬유에 대한 파라미터의 관계를 나타내는 매트릭스이다.
도 5a, 5b, 6a 및 6b는 전력 출력 및 섬유 크기에 대한 각각의 최적화 거리를 나타낸다.
도 7은 기포 길이와 전력 출력 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8, 9 및 10은 본 발명의 Ho 및 Tm 레이저 공동의 실시 예의 개략도이다.
도 11a는 본 발명을 설명하는 장치의 작동 실험적 테스트 베드 예를 도시한다.
도 11b 에서 11g는 도 11a 장치 작동의 실험 결과를 도시한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 제 1 개시 펄스의 점화 후에, 제 2 치료 펄스는 제 1 개시 펄스에 의해 기포가 생성된 후에 및 기포가 최대 크기에 도달한 후에만 점화된다.
이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 이 도면들은 시간에 따른 펄스 에너지의 양 (도면 1a) 및 경시 적으로 형성되는 기포의 크기(도면 1b)를 대상으로 하고 있다. 제 1 개시 펄스 (10)는 T1에서 점화되고 이어서 t의 지연 후에 T2에서 점화된 제 2 치료 펄스 (20)가 발사된다. 시작 펄스는 에너지 Ei에 의해 특징지어지며 치료 펄스는 에너지 Et에 의해 특징 지어진다. 섬유의 끝과 표적 조직 사이에 위치한 액체 매질에서의 흡수 에너지 Ei는 T1 후에 짧은 지연 시간 내에 기포를 생성한다. 이 기포는 팽창하여 시간 T2 주변에서 거의 최대 크기에 도달한다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 제 2 처리 펄스는 기포 크기가 그 최대 크기 부근의 시간 부근에서 T2에 가까운 시점에서만 점화된다.
실제 최적화 점은 특히 전체 펄스 에너지 펄스 반복율 섬유의 종류 및 섬유 끝에서 표적 조직까지의 거리에 따른 것에 유의해야 한다. 본 발명의 이러한 측면에 따르면, 시간 T2 후 거품은 시간 T3에서 완전히 붕괴할 때까지 수축하기 시작한다. 거품이 붕괴하기 시작한 T2 이후 시간 동안, 표적 조직은 가능할 경우 (예를 들어, 표적이 체액 중에 부유하는 신장 결석인 경우) 섬유 또는 광 가이드의 에너지 전달 말단쪽으로 그것을 이동시키는 인력을 경험할 수 있다. 이러한 동일한 인력은 대상 조직에 도달할 때까지 레이저 빔이 매질을 통해 이동하는 거리를 더 감소시킬 수 있으며 따라서 에너지 감쇠가 감소될 수 있다.
이제 도면 1c를 참조하면, 이 도면은 액체 환경에서 (예를 들어 물 또는 생리학 용액) 홀름 레이저 펄스 조사를 보여주며 캐비테이션 기포를 형성한다. 기포 형성에 필요한 에너지 양은 목표물에 전달되는 에너지를 희생시키면서 제공되며 이는 직접적인 에너지 손실이다. 한편, 일단 생성되면, 기포는 섬유 끝과 빔이 통과하는 표적 사이의 액체 층 두께를 감소시켜 물에서의 전체 흡수를 감소시킵니다. 이 공정은 도면 1c에 개략적으로 도시되어 있으며, 도면의 좌측 열은 3개의 상이한 위상에 대한 시간 영역에 대한 레이저 펄스 전력 의존성을 나타낸다. 중간 열에 있는 숫자는 펄스 동력이 동일한 펄스 위상에 대해 대상까지의 거리에 걸쳐 어떻게 분포되어 있는지를 보여준다. 표시된 원은 발달중인 거품을 나타낸다. 오른쪽 그림에는 대상에 전달된 결과 펄스의 시간 의존성(거품이 없는 펄스와 비교해서)이 나와있다.
위의 그림을 위에서 아래로 분석하면 대상에 전달되는 에너지 레벨이 다음과 같이 펄스의 각 위상마다 다르다는 것을 알 수 있다:
Figure pat00001
첫 번째 행에서는 펄스가 막 시작되었으므로 중간 그래프에서 볼 수 있듯이 에너지가 여전히 낮다. 생성된 기포 역시 여전히 작다.
Figure pat00002
두 번째 줄 아래에서, 펄스의 에너지가 가장 높다. 따라서, 중간 그래프는 및 높은 에너지 레벨을 나타낸다. 기포는 팽창에 필요한 시간 때문에 여전히 최대치는 아니지만 훨씬 더 크다. 기포 내에서는 그래프의 평평한 부분에서 볼 수 있듯이 에너지 손실이 없다.
Figure pat00003
마지막 행에서, 펄스 에너지는 이미 감소하고 있지만, 그러나 기포 크기가 최대이므로, 따라서 목표에 전달된 에너지는 여전히 유효하다.
위의 설명에 기초하여, 그래프의 오른쪽 열은 기포 효과를 고려하여 (실선) 표적에 전달된 이론적 에너지를 나타내고 고려하지 않는다(점선). 기포의 생성과 존재로 인해 전달된 실제 에너지가 더 높다는 것을 알 수 있다.
기포 형성은 액체 환경을 통한 펄스 전파를 어느 정도 개선시킨다는 것이 명백하다. 본 발명의 주요 측면은 가능한 한 표적 조직 또는 결석에 많은 힘을 가하기 위해 프로세스를 최적화하는 것이다.
*이 목표를 성취하는 한 가지 가능한 방법은 펄스 에너지가 일정 시간 간격으로 분리된 두 개의 다른 부분에서 목표물로 전달되는 특수한 펄스 변조이다. 부가 가치는 추가 에너지 손실없이 상기 언급 된 시간 간격 동안 개방 기포를 둘러싸는 액체의 관성 운동이 발생한다는 사실에 기인한다. 펄스가 분할되는 두 부분의 에너지 비율과 이들 사이의 시간 간격을 변화시킴으로써 최적의 에너지 전달 조건을 얻을 수 있다.
레이저 치료 중 하나의 과제는 광학 에너지를 흡수한 후 대상 조직을 제 위치에 유지하는 것이다. 특정 경우에, 표적 조직은 섬유의 선단으로부터 멀어지는 방향으로 움직일 정도의 자유도를 가질 수 있다. 예를 들어, 표적이 위에서 언급한대로 치료할 요로에 있는 결석일 때 이런 일이 발생할 수 있다. 결석에 흡수된 광 에너지는 적어도 부분적으로 결석을 섬유 선단에서 멀어지는 방향으로 밀어주는 운동 에너지로 변환될 수 있다. 이 현상은 후방 돌진으로서의 기술에 숙련된 자에게 공지되어 있다. 본 발명과 관련하여, 후방 돌진은 레이저 방사선이 섬유의 끄으로부터 표적 조직으로 이동해야 하는 거리가 증가할 수 있음을 의미한다. 증가된 레이저 광 빔 이동 거리는 주변 매질에서의 흡수 및 산란으로 인한 에너지 손실 증가를 의미할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 양상에 따르면, 기포가 붕괴되는 기간동안 치료 에너지 펄스가 발사되어 표적 조직의 후퇴를 감소시키고 동시에 표적 석회 제거를 개선시킬 수 있다.
일반적으로, 레이저 시스템에서 레이저에 의해 생성된 펄스 에너지는 여러 요소에 의존한다. 이러한 요인들 중에는 하나의 구멍에서 다른 구멍으로 다양 할 수있는 레이저 효율이 있으며 작동 온도의 함수 또는 펌핑 에너지의 함수에 따라 달라질 수 있다. 각 요소는 시간이 다를 수 있다. 이러한 변화는 개시 및 치료 펄스에 대한 기포 형성의 타이밍 및 범위에 영향을 미칠 수 있다. 결과로 따라오는 펄스 에너지 변동을 극복하기 위해, 여기에 설 된 폐쇄 루프 제어 시스템이 본 발명의 다른 측면으로서 구현될 수 있다. 기포 크기 및 팽창 속도가 예측될 수 있도록 각 기포 개시 펄스의 에너지 레벨이 특정하게 미리 정의된 에너지 범위 내에 있음을 보장하기 위해 폐쇄 루프 제어 시스템이 필요할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이 측면에 따르면, 시스템은 펄스 에너지를 측정하고, 측정된 펄스 에너지를 소정의 에너지 수준과 비교하여, 폐쇄 피드백 루프에서 펌핑 에너지 원을 피드백하여 각각의 기포 개시 펄스의 레벨이 사전 정의된 값 범위 내에 있음을 보장하기 위해 부정확하게 통전된 펄스를 즉각적으로 보상한다.
이제 도 2를 참조하면, 이 도면은 본 발명의 일 실시 예를 개략적으로 도시한다. 레이저 시스템(20)은 레이저 모듈(21) 및 제어 유닛(22)으로 구성된다. 레이저 모듈(21)을 나가는 레이저 빔(23)은 커넥터(25)를 통해 광 도파관(24)에 도달하도록 구성된다. 부분적으로 투명한 거울(26a)는 빔(23)의 광학 경로를 따라 위치되고, 빔(23)의 적어도 일부를 광 검출기 모듈(27)로 반사시키도록 구성된다. 표적 조직으로부터의 후방 산란 된 광의 일부는 도파관(24)으로 들어가고 커넥터(25)를 통과하여 부분적으로 전달 된 거울(26b)을 표적으로 하여 모듈(29)은 도파관(24)의 끝과 표적 조직 사이의 거리를 측정하도록 구성된다. 모듈(27, 29)는 및 프로그래밍이 가능한 제어 유닛(22)에 의해 제어된다. 동작 중에, 프로그래밍이 가능한 제어부 유닛(22)은 레이저 펄스의 에너지 레벨, Ei 또는 Et를 나타내는 모듈(27)로부터의 제 1 전기 신호 및 거리 측정 모듈(29)로부터의 제 2 전기 신호를 수신하여 도파관 24의 끝과 표적 조직 레이저 시스템(20)은 제 1 및 제 2 지시 신호 중 적어도 하나에 기초하여, 사용자에 의해 선택된 파라미터들 내의 에너지 레벨 Ei 및 Et를 유지하기 위해 레이저 펌핑 요소에 공급되는 전류량을 조정하도록 구성된다. 레이저 성능의 동적 변화 또는 표적 조직까지의 거리에 따라 달라진다.
도 3a 및 도 3b는 전술한 이중 펄스 방식을 최적화하도록 구성된 도 2의 레이저 시스템의 동작을 도시하는 흐름도이다. 본 발명의 이중 펄스 방식은 및 본 명세서 및 개시 내용에서 "B- 펄스"로 지칭 될 수 있다. 단계(200)에서, 사용자는 사용중인 광섬유의 유형을 선택한다. 도 3a에 설명 된 실시 예에 따르면, 사용자는 치료에 사용될 섬유의 유형을 수동으로 선택할 수 있다. 선택적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 자동 섬유 인식 시스템이 구현될 수 있다. 단계 (300)에서, 사용자는 필요한 치료 에너지 레벨을 선택한다. 치료를 위해 사용자에 의해 정의된 펄스 에너지는 개시 및 치료 펄스의 쌍에서 레이저 시스템에 의해 방출될 것으로 예상되는 전체 에너지일 수 있다. 환언하면, 그리고 아래에서 설명되는 바와 같이, 시스템은 사용자에게 투명한 방식으로 이중 펄스 모드를 설정하기 위해, 적절한 프로그램 가능 제어부를 사용하여 프로그래밍 및 구성될 수 있다. 이 실시 예에서 사용자는 Ei 및 t의 값을 설정할 필요가 없다.
단계(400)에서, 사용자는 펄스 반복률을 선택한다. 이 맥락에서 사용자의 관점에서 펄스 반복 속도는 한 쌍의 펄스 사이의 반복 속도라는 것을 언급해야 한다. 각 쌍의 펄스는 시작 펄스 및 치료 펄스를 포함한다. 도 3a에 따르면, 단계(500)에서, 사용자는 섬유의 끝과 표적 조직 사이의 원하는 (평균) 작동 거리를 선택한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 작동 거리, 예를 들어, 미국 특허 출원 제 13 / 811,926 호에 기재되어 있는 것같은 거리 평가 기술을 사용하여 자동으로 시스템에 의해 감지될 수 있다. 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함되는 본 발명과 동일한 양수인. 단계(600)에서, 시스템은 프로그래밍이 가능한 제어부와 동작 가능하게 결합된 룩업 테이블로부터 자동으로 정의하거나 이중 펄스 영역에 대한 작업 값, 기포 발생 펄스 Ei에 필요한 에너지, 치료 펄스에 대한 에너지 Ep 및 지연 시간 동안의 시간 t를 계산하고 시작 펄스가 종료되면 치료 펄스가 시작된다.
여기서, Ei는 섬유의 팁과 표적 조직 사이의 액체 매질에서 단일 기포를 개시하도록 구성된 단일 펄스일 수 있음을 언급할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, Ei는 2개 이상의 펄스들의 시퀀스일 수 있다. 제 2 Ei 펄스는 제 1 기포를 가로 질러서 제 1 기포를 빠져 나와 액체 매질를 다시 한번 치면 제 2 기포를 생성할 수 있다. 다수의 Ei 펄스는 이러한 방식으로 다수의 기포들의 체인을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이 양태에 따르면, 액체 매질의 흡수 수준을 감소시키기 위해, 섬유의 끝과 표적 조직 사이의 거리가 하나 이상의 기포로 이어질 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태에 따라, 다수의 Ei 펄스를 실행하기 위한 시간 시퀀스는 이전 Ei 펄스에 의해 개시된 버블이 여전히 존재하고 아직 완전히 붕괴되지 않은 동안 다음 Ei 펄스가 발사되는 방식으로 최적화 되어야한다. 단계(700)에서, 치료 레이저는 표적 조직에서 한 쌍의 펄스를 발사한다. 시스템은 각 펄스의 실제 값을 측정하도록 구성 될 수 있다. 단계(800) 및 단계(900)에서, 시스템은 측정된 값을 단계 (600)에서 미리 정의된 값과 비교하도록 구성된다. 측정된 파라미터가 미리 정의된 파라미터로부터 벗어나는 경우, 시스템은 단계(1000)에서 이러한 편차를 자동으로 보정하고 새로운 작업 세트 파라미터들은 단계(700)에서 펄스의 다음 쌍을 초기화하도록 야기하는 프로그램 가능 제어부로 보내진다.
이러한 방식으로 시스템은 실제 작업 값을 미리 정의된 범위 내에서 유지한다. 단계(800)동안, 시스템은 실제 레이저 펄스 에너지와 관련 될 수 있는 상이한 파라미터를 측정하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일 실시 예에 따르면, 시스템은 Ei, Ep 또는 전체 펄스 에너지의 광 에너지 출력을 측정하도록 구성된 광 검출기를 사용할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 예를 들어, 시스템은 레이저 펌핑 에너지 소스로 보내지는 전류 또는 전압 펄스를 측정하도록 구성 될 수 있다. 그러므로, 피드백 루프는 각각의 측정된 파라미터에 기초하여, 이것이 측정된 광학적 값, 측정된 전류 또는 전압 값 또는 펄스 에너지와 관련된 임의의 다른 측정된 파라미터인지 여부를 피드백하도록 구성될 수 있다
이제 도 4를 참조하면, 이 차트는 272 미크론의 코어 크기 직경을 갖는 슬림 라인 200이라 불리는 이스라엘 루메니스(Lumenis Ltd.)의 출원인에 의해 판매된 하나의 특정 섬유에 대한 최적화된 이중 펄스 파라미터의 하나의 예시적인 세트를 도시한다. 이 예에 따르면, 매개 변수 세트는 1mm의 원하는 작업 거리에서 이 특정 섬유에 대한 최적화된 이중 펄스 매개 변수 세트를 보여준다. 분명히 다른 값을 갖는 전형적인 파라미터 세트는 상이한 섬유 및/또는 상이한 원하는 작동 거리를 특징 짓는 것으로 언급되어야 한다. 표의 좌측 열은 섬유의 팁으로부터 방출된 바와 같이 줄의 가능한 작동 에너지를 나열하고 시스템과 작동 가능하게 연관된 사용자 인터페이스의 조작을 통해 사용자에 의해 선택 될 수 있다. 다시, 이 숫자는 위에서 언급한 것처럼 한 쌍의 펄스의 총 에너지를 반영한다. 표의 상단 행은 시스템의 사용자 인터페이스에서 사용자가 선택할 수 있는 가능한 반복률을 나열한다. 보여진 바와 같이, 에너지와 반복률의 모든 조합에 대해 Ei와 t의 두 가지 매개 변수 세트가 있다. 이 표에서, Ei는 펌핑 에너지로 전달되는 줄로 램프에 제공된다.
따라서, 사용자가 0.6 줄에서 20 Hz의 반복률로 작업하기로 선택한 경우, 시스템은 자동으로 Ei를 23줄로 정의하고 t를 200 μs로 정의한다. 이러한 도 4의 차트의 내용은 상술한 바와 같은 룩업 테이블에 프로그래밍 될 수 있다. 다른 표는 다른 레이저, 다른 섬유 등을 위해 개발될 수 있다.
이제 도 3 및 도 4를 참조한다. 도 5a 및 도 5b는 365 미크론 광섬유에 대한 2 개의 서로 다른 작동 거리 및 70 Hz에서의 1줄의 공통 작동 범위에 대한 이중 펄스 모드의 최적화 된 세트의 예를 도시한다. 도 5a에서, 약 1mm의 작동 거리에서, 정규 펄스 모드 (R- 펄스) 및 더블 펄스 모드에서 표적 조직에 도달하는 에너지의 차이가 최대 레벨에 도달한다는 것을 알 수 있다 (라인 40). 이 이중 펄스 최적화 레벨은 이 특정 작업 조건에 대해 최적화 된 값인 두 개의 매개 변수 Ei 및 t로 특징 진다. 이 예 에서, Ei = 29줄 펌핑 에너지 및 t = 220 msec. 도 5에 도시된 그래프의 뒤에는 도 4에 도시된 바와 같은 최적화된 포인트를 기술하는 유사한 데이터 세트가 있다. 도 5b에서, 동일한 줄 및 70Hz의 동일한 작동 엔벨로프 하에서 동일한 약 365 미크론 섬유가 약 1.5mm의 거리 (라인 41)에서 작동하는 Ei 및 t의 최적화된 점이 도시되어 있다. 이 예에서는 Ei = 35줄 펌핑 에너지 및 t = 250msec 이다.
이제 도 3 및 도 4를 참조한다. 그림 6A 및도 6b를 참조하면, 동일한 작업 포락선에서 동일한 작업 거리 약 2mm에서 작업하는 두 개의 서로 다른 섬유에 대해 최적화된 세트의 이중 펄스 파라미터의 예(라인 50 및 51)가 표시 되어있다. 이러한 두 가지 섬유의 더블 펄스 값은 다르다.
이제 도 7로 이동하면, 이 수치는 측면-발사 레이저 원천에 대한 유효 기포 길이 대 에너지 구성의 그래프를 나타내고 있다. 도면 7에 나타낸 곡선은 펄스 에너지에 대한 기포 크기의 의존성이 포화하는 경향이 있음을 입증하고 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 4J에서 6J로의 에너지 상승은 형성된 기포의 길이를 크게 변화시키지 않는다. 더 나아가, 펄스 종료 시 섬유 끝에서 기포 분리 효과도 표적 조직에 전달되는 에너지의 양을 제한한다.
기포 팽창과 붕괴의 시간은 유체 역학의 법칙에 의해 실질적으로 결정된다. 높은 에너지 펄스의 지속 시간이 버블 "수명"보다 길어지면 펄스 휴면 에너지가 새로운 버블을 생성하는 것으로 밝혀졌다. 이 새로운 기포는 첫 번째 붕괴 기포와 분리되어 있다. 이론적인 고려 사항(충분히 긴 한계 내에서 버블 수명과 펄스를 비교)은 거품이 대략
Figure pat00004
시간이 지나면서 팽창될 것이라고 예측한다.
펄스 에너지와 지속 시간 사이의 비례 관계 때문에, 기포 크기에 대해, 약
Figure pat00005
로, 에너지에 대한 동일한 의존성이 발견되어야 한다.
도면 7의 곡선은 이 예측이 실험 데이터와 잘 일치함을 보여준다. 따라서, 다음과 같이 나타난다: (1) 높은 에너지 펄스에 대한 최대 기포 크기는 7mm에 가깝게 포화되는 경향이 있다; (2) 펄스 지속 시간이 기포 수명보다 길면, 제 1 버블로부터 분리된 제 2 버블이 생성된다.. 이 분리로 인해 에너지가 목표 조직에 잘 도달하지 못할 수 있다; 및 (3) 실험 곡선 적합은 기포 최대 크기와 펄스 에너지 간의 대략
Figure pat00006
의 의존성을 제공한다.
홀뮴 및 튤륨 레이저 원천의 사용이 위에서 일반적으로 논의되었지만, 두 가지 유형의 레이저 공동의 다른 조합은 잠재적으로 본 발명에 따라 버블 생성을 위한 펄스의 제공에 효과적이라고 기술되었다. 이러한 배열 중 하나는 2017년 4월 6일자로 출원되고 본 발명의 양수인과 동일한 양수인에게 양도 된 계류중인 미국 가출원 제 62/482335 호에 기술되어 있다. 상기 출원의 전체 개시 내용은 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용된다.
인용된 잠정에서 홀뮴 레이저의 사용은 다른 원인들 중에서도 Ho 레이저 원천의 최대 출력에 기인하여 양성전립선비대증(BPH)의 치료를 위한 "황금 표준"일 것으로 예상되는데, 다른 이유로, Tm 레이저보다 20배 높은 Ho 레이저 원천의 최고 출력으로 인해 원치 않는 조직 응고 및 조직 탄화를 포함하기 때문에, 바람직하지 않은 측면이 있다.
Tm 파장이 Ho 레이저보다 효과적으로 조직에 흡수된다면, Ho 레이저의 경우와 동일하거나 실질적으로 동일한 결과가 1ms의 펄스 지속 시간을 제공함으로써 달성될 수 있으며, 이는 조직 탄화의 위험을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 평균 전력 균형을 동일하게 유지하려면 다음과 같이 반복 비율의 값을 같은 요소만큼 늘려야 한다: 20W=0.5Kw x 1mS x 40Hz. 따라서, 전술 한 것은 조직 적용을 위한 가장 효과적인 치료법으로 판명되었다. IPG 광섬유 레이저의 본질인 펄스 형상을 제어하는 능력은 상기 인용된 미국 특허 및 미국 가출원 특허에 개시된 소위 "모세 (Moses)"특징을 구현할 수 있게 하여 인체 내의 액체 환경에서 개선된 치료를 가능하게 한다.
언급 한 바와 같이, Tm 파이버 레이저의 한 가지 단점은 낮은 피크 파워 (Tm의 경우 0.5 - 1.0Kw 대 A Ho 레이저의 경우 10Kw)를 소유한다는 점이다. 이것은 서로 다른 레이저/조직 상호 작용을 초래한다. 낮은 피크 파워의 주된 두 가지 주요 이유는 다음과 같다:
1. LED 펌핑 한계.
2. Tm 섬유 레이저 용을 위한 작은 섬유 단면.
Ho 고체 레이저의 주된 단점은 다단계 펌핑 공정 (Cr> Tm> Ho)이 필요한 결과인 낮은 효율성이다. 각 단계마다 에너지 손실이 발생하여, Tm 광섬유 레이저의 경우 15-20 %의 전체 효율이 발생하는 반면, 전체 효율이 4% 미만으로 낮아지는 결과를 가져온다.
고 피크 파워 홀뮴 레이저 공동을 생성하고 그 효율을 증가시키기 위한 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이 CTH 펌핑된 고체 홀뮴 레이저 공동이 제공된다. Tm 요소(110)는 홀뮴 레이저 막대(113)와 광 스위치(114) 사이에 위치한 제 1 광학 요소(112)를 포함한다. 광 스위치(114)는 임의의 광 기계 스위치 또는 광전자 장치일 수 있다. 광 기계 솔루션은 회전 또는 이동 광학 요소를 기반으로 할 수 있다. 회전 프리즘 또는 거울은 광학 기계적 스위치의 가능한 두 가지 비 제한적 예일 뿐이다. Q- 스위치 모듈은 옵토-전자 스위치의 한 예일 뿐이다. 펌핑 CTH YAG 결정에 대한 발광 감쇠 시간은 약 10 밀리 초이며, 이는 Ho 레이저 펄스 지속 시간보다 적어도 한 단계 더 길다. 따라서, 펌프 공정의 시간의 적어도 일부 동안 레이저 생성 프로세스를 억제하면 높은 피크 파워 펄스를 얻기 위해 필요한 홀뮴 결정에 역 전자 모집단을 축적 할 수 있게 된다. 발생 억제는, 예시로써, 능동 Q- 스위치 모듈 또는 심지어 기계적으로 회전하는 거울, 프리즘 또는 임의의 다른 광학적 이동 또는 회전 요소에 의해 달성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전 거울 (114)은 거울(113)과 거의 평행하고 레이저 막대(112)에 직교할 때 레이저 생성 과정을 허용하도록 구성될 수 있다. 따라서 광학 스위치(114)는 두 가지 상태 중 하나일 수 있다. 제-1 켜짐 상태에서, 홀뮴 공동은 레이저 빔을 증폭하여 공동으로부터 방출하도록 구성된다. 두 번째 꺼짐 상태에서 홀뮴 공동은 레이저 증폭 및 방출을 차단하도록 구성된다. 홀뮴 레이저 공동의 켜짐 및 꺼짐 지속 시간은 광학 스위치(114)에 의해 제어 될 수 있다. 예를 들어 미러의 각속도에 기초하여 켜짐 및 꺼짐 시간을 정의하기 위해 시스템의 프로그램 가능 제어 장치에 의해 회전 거울이 제어될 수 있다. 다른 예에 따르면, 회전 거울은 스텝 모터에 의해 제어될 수 있다. 이러한 스텝 모터는 미러를 적어도 하나의 켜짐 위치로부터 적어도 하나 이상의 꺼짐 위치로 스위칭 할 수 있다. 광학 스위치(114)의 꺼짐 위치 동안, 펌핑 에너지는 홀뮴 레이저로드(112)에 축적될 수 있다. 광학 스위치(114)의 켜짐 위치 동안, 레이저 빔은 공동에서 증폭되어 공동으로부터 방출될 수 있다.
고 피크 파워 홀뮴 레이저 공동을 생성하고 관련 출원서에 기재된 다중 펄스 기술을 이용하는 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 9에 도시 된 바와 같이 직접 툴륨 펌핑 된 고체 홀륨 레이저 공동이 제공된다. Ho 고체 레이저의 직접 펌핑을 위한 Tm 파이버 레이저 원천은 효율을 현저히 증가시킬 것이다. 일 실시 예에 따르면, 파이버 툴륨 레이저 캐비티(121)는 전방의 백홀 미러(123)와 광 스위치( 124) 사이에 위치한 홀뮴 레이저로드(122)를 직접 펌핑하도록 구성된다. 이 실시 예에서의 홀뮴 레이저 공동의 켜짐 및 꺼짐 메커니즘은 도 8에 도시된 다른 실시 예에서 언급된 것과 유사하다. 미러 125는 홀름 레이저 공진기를 나가는 홀뮴 레이저 빔(126)에 투명하게 및 동시에 폴딩 툴륨 레이저 모듈(121)로부터 나오는 툴륨 레이저 빔(127)을 폴딩하는 경우에 반사하도록 구성된다. Tm 레이저(121)의 광학 경로를 따르는 제 2 광학 스위치(128)는 하나 이상의 Tm 버블 개시 펄스와 홀름 처리 펄스가 뒤이어 동기화되도록 구성된다. 위에서 언급 한 바와 같이, 액체에서의 툴륨 레이저의 흡수는 홀뮴의 흡수보다 더 강력하다. 모세 효과 및 관련된 통합 문헌에 개시된 바를 개선하기 위해, 툴륨 레이저는 홀름 레이저 처리 펄스가 뒤 따르는 하나 이상의 기포 개시 및/또는 제어 펄스로서 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 섬유 레이저(130)는 섬유 레이저(130)를 따라 광학적으로 결합되는 적어도 하나의 펌핑 요소(131)에 의해 펌핑되도록 구성된다. 커넥터(133)는 레이저 에너지를 표적 조직을 향해 전달하기 위해 광 가이드(134)를 연결하도록 구성된다. 관련된 통합 문헌에 개시된 바와 같이, 후방 산란 광은 도파관(134)에 의해 표적 조직 영역으로부터 수집되어 섬유 완전성 모듈 또는 조직 거리 평가 모듈 FFB로 전달 될 수 있다. 따라서, 이 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 FFB 모듈(132)은 파이버 레이저(30)에 광학적으로 결합될 수 있고, 유사한 방식으로 펌핑 모듈(131)은 레이저 섬유(130)에 광학적으로 연결되고, 섬유 레이저의 경우에 이러한 참조된 발명의 실현을 가능하게 한다.
따라서, 상기 임시 출원에 개시된 바와 같이도 도8, 9 또는 10 중 어느 하나에 도시된 배열 중 하나를 사용하면 기포 형성 및 버블 무결성이 향상될 수 있음을 알 수 있다.
실시예
도 11a는 본 발명에 따른 장치의 동작을 테스트하기 위한 실험 장치를 도시하고, 도 11b 에서 도 11b는 실험 결과를 나타낸다.
도 11a의 실험 준비 테스트는 도 11a에 도시된 특별히 설계된 지그(1100)를 사용하여 수행되었다. 이 지그는 물 층을 통과하는 실제 펄스 전파를 대상으로 시뮬레이션 할 수 있다.
홀뮴 파장에 투명한 창(1104)이 있는 욕조(1102)는 물로 채워져 전력계 앞에 배치된다. 시험중인 섬유(1108)는 섬유 끝과 창유리 표면(1110) 사이의 거리(1111)를 제어하도록 정밀하게 이동될 수 있다. 측정된 전력 값은 주어진 거리 및 레이저 설정에 대해 표적(내부 유리 표면)에 실제로 전달되는 에너지의 양을 시뮬레이션한다. 이 방식으로 상이한 변조 파라미터의 펄스를 서로 비교할 수 있다.
외과의사가 수술 중에 유지하는 평균 거리에 따라 상이한 일련의 변조 매개 변수가 발견되었다. 최적 매개 변수를 결정하기 위해 3mm, 2mm 및 1mm, 3 가지 거리가 사용되었다.
본 발명의 특징이 신뢰성 있고 안정적인지를 확인하기 위해, 목표에 전달된 전력은 주어진 레이징 영역 및 주어진 광섬유에 대해 주어진 변조 파라미터 세트에 대한 광섬유 끝까지 거리의 함수로 측정된다.
표 1에는 파워-거리 의존성이 측정된 모든 섬유 및 레이저 영역이 제시되어 있다.
<표1> 섬유 및 측정된 레이징 영역 목록
Figure pat00007
도 11b 내지 도 11g는 표적에 전달되는 전력의 광섬유 끝까지의 거리에 대한 의존성을 도시한다. 이들은 전형적인 곡선; 다른 모든 것들은 오직 정량적으로만 다를 뿐 비슷하게 보인다.
그래프의 백분율은 레이저 설정을 나타낸다. 예를 들어 (도 3), 1mm 거리에서 B-펄스가 47%를 전달하는 반면 일반 펄스는 표적으로 설정 전력 0.2J*80Hz=16W의 27%를 전달한다.
이 실험에서 사용된 창은 매우 가까운 거리에서 측정을 허용하지 않았다. 얇은 섬유의 경우에는 캐비테이션 버블이 더욱 파괴적으로 되기 때문에 더욱 중요합니다. 이것이 표적까지의 거리 범위가 몇 십분의 1 밀리미터로 제한된 이유이다.
일부 그래프에서 "추가된 값"은 B- 펄스와 일반 모드의 차이이다. 수집된 전력 그래프와 거리 그래프는 이 의존성이 소위 "시가"모양이라는 것을 보여준다. 이는 거리 범위 가장자리에서 일반 펄스와 B 펄스 사이에 큰 차이가 없음을 의미한다. 섬유 끝이 표적에 매우 가까울 때 버블의 역할이 작아지므로 표적에 전달되는 에너지는 동일하다. 거리가 약 3 - 3.5mm를 초과하면 대상에 전달되는 에너지 양은 가장 강한 (5 - 6J) 펄스의 경우에도 중요하지 않게 된다. 다시 말하면, 이것은 전달된 에너지가 무시할 만한 정도이므로, 때문에 B- 펄스와 규칙적인 펄스 사이에는 차이가 없다는 것을 의미한다.
가장 큰 차이는 (항상 B- 펄스에 우선) 변조 파라미터가 최적화되는 거리에서 발생합니다. 즉, 바람직한 작업 거리가 결정되면, 최적화가 그 시점에 완료될 수 있다. 최적화가 수행되는 거리를 줄이면 일반 펄스보다 B- 펄스의 이점이 줄어든다는 것을 주목해야 한다. ("시가"모양이 더 얇아진다).
소위 모세 효과 또는 특징(표적에 대한 에너지 전달 증가)이 기포의 형성에 기인하기 때문에, 그 효과는 전력 밀도를 결정하는 섬유 크기에 크게 의존하는 것으로 보인다. 이것이 각 섬유 유형이 레이저 펄스 변조 파라미터의 특수 최적화를 필요로 하는 이유이다.

Claims (16)

  1. 레이저 빔을 생성하는 레이저 장치;
    레이저 빔을 표적 조직으로 안내하기 위한 송출단을 갖는 광섬유로서, 표적 조직은 액체 매질을 포함하는 신체 루멘 내에 있는, 광섬유; 및
    하나 이상의 레이저 펄스를 순차적으로 생성하도록 레이저 장치를 제어하기 위한 제어부로서, 하나 이상의 레이저 펄스는 종축을 따라 섬유의 송출단으로부터 표적 조직으로 액체 매질에서 다수의 기포들의 체인을 형성하기에 충분한 에너지를 가지며, 하나 이상의 레이저 펄스는 기포들의 체인이 광섬유의 송출단과 표적 조직 사이의 공간으로부터 종축을 따라 액체 매질의 일부를 변위시키기에 충분한 양을 팽창시키도록 배열되는, 제어부; 를 포함하고,
    제어부는 증기 기포가 최대 범위에 도달하여 붕괴되기 시작할 때까지 다수의 기포들의 체인을 통해 레이저 펄스가 조직에 전달되도록 레이저 펄스의 개시를 제어하고,
    제어부는 섬유의 송출단으로부터 표적 조직까지의 거리를 식별하고, 표적 조직에 전달될 하나 이상의 레이저 펄스의 총 에너지를 선택하고, 광섬유의 송출단에서 측정되는 표적 조직까지의 거리에 임의의 변화가 있는 경우, 제어부는 표적 조직에 전달된 에너지를 선택된 총 에너지로 조정하기 위해 하나 이상의 펄스의 에너지를 수정하도록 구성되는, 의료용 레이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 장치는 툴륨 레이저 장치 또는 홀뮴 레이저 장치인, 의료용 레이저 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    이에 의해 붕괴하는 증기 기포는 하나 이상의 레이저 펄스가 전달될 때 상기 표적 조직의 후퇴를 감소시키는, 의료용 레이저 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 레이저 펄스는 제1 펄스 및 제1 펄스와 상이한 펄스 폭을 갖는 제2 펄스를 포함하는, 의료용 레이저 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부를 통해 다음의 파라미터들 중 적어도 하나가 선택되는, 의료용 레이저 시스템:
    상기 표적 조직에 전달될 하나 이상의 펄스들의 전체 에너지, 및
    상기 송출단으로부터 상기 표적 조직까지의 거리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 광섬유의 송출단으로부터 상기 표적 조직까지의 거리를 측정하는, 의료용 레이저 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거리를 측정하는 단계는 상기 거리를 측정하기 위해 상기 제어부의 제어하에 있는 거리 측정 모듈을 사용하는 단계를 포함하는, 의료용 레이저 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    레이저 장치에 의해 방사된 에너지를 측정하고,
    측정된 에너지를 선택된 전체 에너지와 비교하고,
    선택된 전체 에너지로부터 실제 측정된 에너지의 변화에 응답하여 하나 이상의 후속 펄스에 대한 에너지를 조정하도록 구성되는, 의료용 레이저 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    의료용 레이저 시스템은 광검출기를 포함하고,
    상기 제어부는 광검출기에 연결되고 광검출기로부터 수신된 하나 이상의 신호를 통해 레이저 장치에 의해 조사된 에너지를 측정하도록 배열되는, 의료용 레이저 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 에너지를 조정하도록 배열된 폐쇄 루프 피드백 회로를 포함하는, 의료용 레이저 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표적 조직은 인체 내의 조직, 장기 또는 형성된 결석인, 의료용 레이저 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 표적 조직을 조사하는데 사용되는 광섬유 유형이 선택되고 이는 상기 레이저 장치에 장착되는, 의료용 레이저 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광섬유 유형은 섬유 직경, 섬유 물질, 섬유 개구수 및 상기 송출단의 형상의 파라미터들을 적어도 하나 이상 포함하는, 의료용 레이저 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이저 장치에 장착된 상기 광섬유 유형과 관련되는 파라미터들을 인식하도록 구성되는, 의료용 레이저 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광섬유는 RFID 태그를 포함하고 상기 제어부는 RFID 태그를 기반으로 광섬유 유형을 인식하도록 배열된 RFID 리더를 포함하는, 의료용 레이저 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광섬유 유형이 선택된 하나 이상의 파라미터와 양립가능하면 상기 제어부와 관련되는 사용자 인터페이스 상에 표시하는, 의료용 레이저 시스템.
KR1020227013226A 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템 KR102551285B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237022125A KR20230106720A (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662347685P 2016-06-09 2016-06-09
US62/347,685 2016-06-09
PCT/IB2017/053333 WO2017212404A1 (en) 2016-06-09 2017-06-06 Apparatus and method for reducing laser beam attentuation in a liquid medium
KR1020197000849A KR102390207B1 (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000849A Division KR102390207B1 (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237022125A Division KR20230106720A (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220058963A true KR20220058963A (ko) 2022-05-10
KR102551285B1 KR102551285B1 (ko) 2023-07-05

Family

ID=60572068

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000849A KR102390207B1 (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템
KR1020227013226A KR102551285B1 (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템
KR1020237022125A KR20230106720A (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000849A KR102390207B1 (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237022125A KR20230106720A (ko) 2016-06-09 2017-06-06 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (4) US9895196B2 (ko)
EP (4) EP4082465A1 (ko)
KR (3) KR102390207B1 (ko)
CN (3) CN114209424A (ko)
AU (4) AU2017278147B2 (ko)
CA (3) CA3048284C (ko)
IL (2) IL294654A (ko)
WO (1) WO2017212404A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102390207B1 (ko) * 2016-06-09 2022-04-26 루메니스 리미티드 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템
US11376071B2 (en) 2017-06-01 2022-07-05 Optical Integrity, Inc. Method of reducing retro-repulsion during laser lithotripsy
US10610310B2 (en) * 2017-10-02 2020-04-07 Robin Elizabeth McKenzie TODD User interface system and methods for overlaying surgical video output
US10806513B2 (en) * 2018-01-16 2020-10-20 Bin Rao Methods and apparatus for optimizing selective photothermolysis
EP3773299A4 (en) * 2018-03-29 2021-12-22 Lumenis Ltd OPTIMIZATION OF BPH TREATMENT USING HOELP (HOLIUM LASER ENUCLEATION OF THE PROSTATE)
US11419679B2 (en) 2018-03-29 2022-08-23 Lumenis Ltd. Optimization of BPH treatment using LEP (laser enucleation of prostate)
US10639102B2 (en) * 2018-05-03 2020-05-05 InnovaQuartz LLC Maintenance of a steam bubble during surgical ablation
US10799292B2 (en) * 2018-05-04 2020-10-13 Bin Rao High power tunable optical parametric oscillator for selective photothermolysis laser surgeries
US11389241B2 (en) 2019-01-15 2022-07-19 Boston Scientific Scimed, Inc. Alignment method and tools
JP2022517427A (ja) * 2019-01-18 2022-03-08 アイピージー フォトニクス コーポレーション 効率的な多機能内視鏡器具
WO2020174686A1 (ja) 2019-02-28 2020-09-03 オリンパス株式会社 結石破砕装置および結石破砕システム
WO2020231794A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical systems, devices, and related methods
AU2020274050A1 (en) 2019-05-14 2021-11-25 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and apparatus for high-speed and high-aspect ratio laser subtractive material processing
WO2021095292A1 (ja) * 2019-11-12 2021-05-20 オリンパス株式会社 レーザ破砕装置、レーザ破砕システムおよびレーザ破砕方法
AU2021389120A1 (en) * 2020-11-25 2023-06-15 Lumenis Ltd Apparatus and method for enhancing laser beam efficacy in a liquid medium
CN116421305B (zh) * 2023-06-08 2023-09-15 上海瑞柯恩激光技术有限公司 一种激光手术控制系统、耦合系统及激光手术设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321715A (en) * 1993-05-04 1994-06-14 Coherent, Inc. Laser pulse format for penetrating an absorbing fluid
US5632739A (en) * 1994-10-13 1997-05-27 The General Hospital Corporation Two-pulse, lateral tissue illuminator
US20090126235A1 (en) * 2005-04-27 2009-05-21 Japan Drilling Co., Ltd. Method and device for excavating submerged stratum
JP2014509228A (ja) * 2011-02-03 2014-04-17 トリア ビューティ インコーポレイテッド 放射線ベースの皮膚科治療のデバイスおよび方法
US20160015471A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-21 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Context aware surgical systems

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409479A (en) * 1983-10-06 1995-04-25 Premier Laser Systems, Inc. Method for closing tissue wounds using radiative energy beams
KR20010031350A (ko) * 1997-10-21 2001-04-16 추후제출 혈관 폐색의 광음향적 제거
ITFI20050028A1 (it) * 2005-02-21 2006-08-22 El En Spa Dispositivo, catetere e metodo per il trattamento curativo delle vene varicose
CN102225023B (zh) * 2005-07-21 2014-04-02 泰科医疗集团有限合伙公司 治疗中空解剖结构的系统和方法
US8888767B2 (en) * 2008-12-02 2014-11-18 Biolitec Pharma Marketing Ltd Diode laser induced vapor/plasma mediated medical procedures and device
WO2013049836A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Biolase, Inc. Cavitation medication delivery system
WO2014006535A1 (en) * 2012-07-05 2014-01-09 Koninklijke Philips N.V. Skin treatment system and method
CN109965976B (zh) * 2013-09-06 2022-05-31 普罗赛普特生物机器人公司 利用致脱脉冲的用于消融组织的装置
EP2907471B1 (en) * 2014-02-13 2020-11-11 Fotona d.o.o. Laser system and method for operating the laser system
US20150313672A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Cook Medical Technologies Llc Ideal values for laser parameters for calculi removal
KR102390207B1 (ko) * 2016-06-09 2022-04-26 루메니스 리미티드 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321715A (en) * 1993-05-04 1994-06-14 Coherent, Inc. Laser pulse format for penetrating an absorbing fluid
US5632739A (en) * 1994-10-13 1997-05-27 The General Hospital Corporation Two-pulse, lateral tissue illuminator
US20090126235A1 (en) * 2005-04-27 2009-05-21 Japan Drilling Co., Ltd. Method and device for excavating submerged stratum
JP2014509228A (ja) * 2011-02-03 2014-04-17 トリア ビューティ インコーポレイテッド 放射線ベースの皮膚科治療のデバイスおよび方法
US20160015471A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-21 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Context aware surgical systems

Also Published As

Publication number Publication date
AU2022203182A1 (en) 2022-06-02
CN114209424A (zh) 2022-03-22
AU2021203575B2 (en) 2022-04-14
US20210113268A1 (en) 2021-04-22
CA3048284A1 (en) 2017-12-14
IL263139A (en) 2018-12-31
AU2023282245A1 (en) 2024-01-18
CN108472080B (zh) 2019-10-08
IL294654A (en) 2022-09-01
EP3468497A1 (en) 2019-04-17
US10799291B2 (en) 2020-10-13
IL263139B (en) 2022-08-01
AU2017278147B2 (en) 2021-03-04
CA3024957C (en) 2020-03-24
KR102551285B1 (ko) 2023-07-05
US20190183573A1 (en) 2019-06-20
CA3024957A1 (en) 2017-12-14
US10231781B2 (en) 2019-03-19
EP4335400A2 (en) 2024-03-13
US11712298B2 (en) 2023-08-01
WO2017212404A1 (en) 2017-12-14
CA3048284C (en) 2021-04-13
AU2017278147A1 (en) 2018-12-20
US9895196B2 (en) 2018-02-20
CN110755154A (zh) 2020-02-07
AU2022203182B9 (en) 2023-10-05
KR102390207B1 (ko) 2022-04-26
KR20190033057A (ko) 2019-03-28
KR20230106720A (ko) 2023-07-13
CN108472080A (zh) 2018-08-31
CN110755154B (zh) 2021-12-24
US20180206918A1 (en) 2018-07-26
EP3468497A4 (en) 2020-02-19
CA3106301A1 (en) 2017-12-14
EP4082465A1 (en) 2022-11-02
EP3468497B1 (en) 2022-04-27
US20170354464A1 (en) 2017-12-14
AU2021203575A1 (en) 2021-07-01
EP3412239A1 (en) 2018-12-12
AU2022203182B2 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102390207B1 (ko) 레이저 방사로 표적의 조사를 최적화하는 방법, 레이저 방사선으로 표적을 방사능 처리하는 방법 및 레이저 빔으로 조직을 치료하기 위한 의료용 레이저 시스템
US6998567B2 (en) Generation and application of efficient solid-state laser pulse trains
JP6258392B2 (ja) フラッシュ蒸発手術システム
US5632739A (en) Two-pulse, lateral tissue illuminator
US20240130786A1 (en) Apparatus and Method for Reducing Laser Beam Attenuation in a Liquid Medium
Gidey Interventional Laser Therapies

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant