RU2113827C1 - Surgical laser device and method for applying it - Google Patents
Surgical laser device and method for applying it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113827C1 RU2113827C1 RU96117812A RU96117812A RU2113827C1 RU 2113827 C1 RU2113827 C1 RU 2113827C1 RU 96117812 A RU96117812 A RU 96117812A RU 96117812 A RU96117812 A RU 96117812A RU 2113827 C1 RU2113827 C1 RU 2113827C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- specified
- operating
- operational
- living tissue
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинским лазерам, более конкретно, к хирургическому лазеру (лазерному скальпелю) и способу его использования в области дерматологии. The invention relates to medical lasers, and more specifically to a surgical laser (laser scalpel) and a method for its use in the field of dermatology.
В современной дерматологии для исправления врожденных и приобретенных дефектов и заболеваний кожи используется целый ряд лазеров. Одна из причин широкого распространения лазеров в этой области техники состоит в том, что их свойства подтверждают медицинский постулат - "не причини вред пациенту". In modern dermatology, a number of lasers are used to correct congenital and acquired defects and skin diseases. One of the reasons for the widespread use of lasers in this technical field is that their properties confirm the medical postulate - "do no harm to the patient."
Лечение лекарственными средствами остается наиболее часто используемым методом лечения в дерматологии, так как оно легко доступно, просто и менее болезненно. Однако непереносимость лекарственного средства, побочные эффекты, обычные аллергические реакции, а также низкая эффективность при лечении значительного числа расстройств часто делают этот метод лечения менее желательным. Drug treatment remains the most commonly used treatment method in dermatology, as it is easily accessible, simple and less painful. However, drug intolerance, side effects, common allergic reactions, and low efficacy in treating a significant number of disorders often make this treatment method less desirable.
Необходимость в более эффективном лечении дерматологических дефектов и заболеваний обусловила относительную популярность хирургического вмешательства в эту область медицины. Что касается хирургических методов лечения кожных расстройств, то врачи часто вынуждены прибегать к помощи таких методов, как вскрытие с последующей трансплантацией, использование ультразвуковой и криотерапии, применение магнитных полей ионизирующего излучения, электрокоагуляция, использование плазменных токов и т. д. Эти хирургические методы используются несмотря на большое число недостатков и пагубных побочных эффектов, которые включают деструктивную природу лечения, длительный процесс заживления, высокий риск гипопигментации, возможность атрофии, разрушение структуры ткани, образование рубцов, вред, наносимый прилегающей области кожи, включая здоровые области. Эти проблемы часто устраняются, когда хирург использует локальные методы лечения, имеющие короткое и фиксированное действие на установленной глубине кожного покрова. Это является одной из причин, почему лазеры недавно стали инструментом выбора для многих дерматологов. The need for more effective treatment of dermatological defects and diseases has led to the relative popularity of surgical intervention in this area of medicine. As for surgical methods of treating skin disorders, doctors often have to resort to using methods such as an autopsy followed by transplantation, the use of ultrasound and cryotherapy, the use of magnetic fields of ionizing radiation, electrocoagulation, the use of plasma currents, etc. These surgical methods are used despite on a large number of shortcomings and harmful side effects, which include the destructive nature of the treatment, the long healing process, the high risk of hypopigmentation, zmozhnost atrophy, the destruction of the fabric structure, the formation of scars, the damage to the surrounding skin area, including healthy regions. These problems are often resolved when the surgeon uses local methods of treatment that have a short and fixed effect at an established depth of the skin. This is one of the reasons why lasers have recently become a tool of choice for many dermatologists.
В настоящее время в дерматологии используются лазеры, имеющие различную длину волны лазерного излучения. Примерами таких лазеров являются эксимерный лазер, рубиновый лазер, аргоновый лазер; александритовый и гранатовый лазер; перестраиваемый полупроводниковый лазер и т. д. Эти устройства генерируют лазерные лучи, имеющие длину волны в видимой области спектра 0,4-0,7 мкм), а также в невидимой УФ-области спектра 0,18-0,40 мкм. Например, лазеры ИК-диапазона включают ряд CO2-лазеров (с длиной волны 10,6 мкм), варианты лазеров с неодимом (с длиной волны 1,06 мкм) и т. д. Эти лазеры производятся фирмой Candela Laser Corporation и описаны в работе "Лазеры в Медицине", Ташкент, 1989.Currently, dermatology uses lasers having different wavelengths of laser radiation. Examples of such lasers are excimer laser, ruby laser, argon laser; alexandrite and garnet laser; tunable semiconductor laser, etc. These devices generate laser beams having a wavelength in the visible region of the spectrum of 0.4-0.7 microns), as well as in the invisible UV region of the spectrum of 0.18-0.40 microns. For example, IR lasers include a number of CO 2 lasers (with a wavelength of 10.6 μm), variants of neodymium lasers (with a wavelength of 1.06 μm), etc. These lasers are manufactured by Candela Laser Corporation and are described in "Lasers in Medicine", Tashkent, 1989.
Несмотря на то что эти лазеры сохраняют короткий период действия и обеспечивают определенную локализацию в плоскости действия, они не гарантируют контроль за лечением, особенно в отношении глубины проникновения в кожный покров. Поэтому использование этих лазеров не устраняет такие негативные последствия, как образование гипотрофных рубцов и проникновение лазерного луча в область здоровой кожи. Despite the fact that these lasers retain a short period of action and provide a certain localization in the plane of action, they do not guarantee control over the treatment, especially with respect to the depth of penetration into the skin. Therefore, the use of these lasers does not eliminate such negative consequences as the formation of hypotrophic scars and the penetration of the laser beam into the area of healthy skin.
Общеизвестно, что слой воды практически не позволяет пройти через него оптическому облучению при определенной длине волны. Область спектра обычно известна как "окно непрозрачности" и включает следующие диапазоны длины волны: 1,25-1,40; 1,7-2,1; 2,5-3,1; а также 5,5-7,5 мкм. В этих диапазонах оптическое облучение существенно поглощается водой и живой тканью, которая также состоит из 90% воды. Такое поглощение приводит к быстрому нагреванию воды и выпариванию живой ткани, подлежащей лечению. При таких значениях длины волны лазерный луч приобретает важное качество, т. е. лазерное излучение не может проникать глубоко в живую ткань, в основном состоящую из воды. В результате этого рассеянный лазерный луч проникает в живую ткань только на глубину, которая не превышает 15-20 мкм, и не разрушает прилегающую ткань. Такой режим работы лазера может быть воплощен только при специфических уровнях плотности потока энергии, заранее установленной частоте повторения и длительности импульсов, и только тогда, когда временная стабильность всех этих характеристик достигается в процессе хирургического вмешательства. It is well known that a layer of water practically does not allow optical irradiation to pass through it at a certain wavelength. The region of the spectrum is commonly known as the “opacity window” and includes the following wavelength ranges: 1.25-1.40; 1.7-2.1; 2.5-3.1; as well as 5.5-7.5 microns. In these ranges, optical radiation is substantially absorbed by water and living tissue, which also consists of 90% water. Such absorption leads to rapid heating of water and evaporation of living tissue to be treated. At such wavelengths, the laser beam acquires an important quality, i.e., laser radiation cannot penetrate deep into living tissue, mainly consisting of water. As a result of this, the scattered laser beam penetrates into living tissue only to a depth that does not exceed 15-20 microns, and does not destroy adjacent tissue. Such a laser mode of operation can be implemented only at specific levels of energy flux density, a predetermined repetition rate and pulse duration, and only when the temporary stability of all these characteristics is achieved during surgery.
Одним из таких известных устройств является алюминиево-иттербиевый гранатовый лазер, имеющий длину волны 2,94 мкм лазерного излучения. Первоначальные сообщения относительно стоматологического применения этого лазера появились в 1989 г. Однако его свойства, такие как энергия в импульсе 1-2 Дж, длина волны 2,94 мкм и частота повторения импульсов 1 Гц, дали возможность врачам использовать этот лазер в качестве хирургического приспособления в области дерматологии. Первые сообщения относительно такого использования стали известны в Германии и Словении в 1991 г. One such known device is an aluminum-ytterbium garnet laser having a wavelength of 2.94 microns of laser radiation. Initial reports regarding the dental use of this laser appeared in 1989. However, its properties, such as energy in a pulse of 1-2 J, a wavelength of 2.94 μm and a pulse repetition rate of 1 Hz, enabled doctors to use this laser as a surgical device in areas of dermatology. The first reports regarding such use became known in Germany and Slovenia in 1991.
Схема, приведенная на фиг. 1, иллюстрирует такое устройство, состоящее из блока электропитания, блока охлаждения, лазерного резонатора и световода с сочлененными зеркалами. Ввиду множества отражений лазерного луча в световоде с сочлененными зеркалами КПД устройства достаточно низкий и не превышает 60% при длине волны 2,94 мкм. Это обусловливает необходимость поддержания подводимой мощности лазерного излучения на уровне 2,5-3,0 Дж и эксплуатационной мощности блока электропитания на уровне 300 Вт. Естественно, что лазер, обладающий такой высокой мощностью, должен иметь очень эффективную систему охлаждения. Поэтому в данном устройстве была предусмотрена специальная система водяного охлаждения, ввиду чего масса устройства составила 70 кг при габаритных размерах 0,5 м3. Однако высокая масса и габариты, а также неустойчивость характеристик лазерного луча ограничили использование этого известного лазера в дерматологии.The circuit shown in FIG. 1 illustrates such a device consisting of a power supply unit, a cooling unit, a laser resonator, and a fiber with articulated mirrors. Due to the many reflections of the laser beam in the fiber with articulated mirrors, the efficiency of the device is quite low and does not exceed 60% at a wavelength of 2.94 μm. This makes it necessary to maintain the input laser power at 2.5-3.0 J and the operational power of the power supply at 300 watts. Naturally, a laser with such a high power must have a very efficient cooling system. Therefore, in this device, a special water cooling system was provided, due to which the mass of the device was 70 kg with an overall size of 0.5 m 3 . However, the high mass and dimensions, as well as the instability of the characteristics of the laser beam, have limited the use of this well-known laser in dermatology.
Система водяного охлаждения была необходимой в известном лазерном устройстве высокой мощности для поддержания температуры активного элемента в пределах 20±10oC. Когда этот температурный диапазон превышали, в активном элементе развивался эффект термолинзы, который приводил к значительному рассеянию лазерного луча и к потере энергии в фокальной плоскости обрабатываемой ткани.The water cooling system was necessary in the known high-power laser device to maintain the temperature of the active element within 20 ± 10 o C. When this temperature range was exceeded, the effect of the thermal lens developed in the active element, which led to significant scattering of the laser beam and to the loss of energy in the focal the plane of the fabric.
Один путь решения этих проблем заключается в использовании более эффективной системы лазера, в которой отсутствует световод с сочлененными зеркалами и которая требует значительно меньшей мощности. Это делает возможным замену системы водяного охлаждения системой воздушного охлаждения. Такие изменения в конце концов приводят к существенному снижению массы и габаритных размеров лазерного комплекта. One way to solve these problems is to use a more efficient laser system, in which there is no fiber with articulated mirrors and which requires significantly less power. This makes it possible to replace the water cooling system with an air cooling system. Such changes ultimately lead to a significant reduction in the mass and overall dimensions of the laser kit.
Таким образом, имеет место существенная необходимость в разработке эффективного ручного лазерного хирургического приспособления, используемого в области дерматологии, которое способно создать и контролировать заранее установленную глубину проникновения в кожный покров и не поражает здоровые области ткани, прилегающие к месту оперативного вмешательства. Thus, there is a significant need for the development of an effective manual laser surgical device used in the field of dermatology, which is able to create and control a predetermined depth of penetration into the skin and does not affect healthy areas of the tissue adjacent to the site of surgery.
Один аспект изобретения предусматривает создание лазерного хирургического устройства для выпаривания живой ткани. Устройство состоит из операционного лазерного комплекта, устройства обнаружения и блока управления. Операционный лазерный комплект вырабатывает операционный луч, имеющий заранее установленную длину волны, соответствующую пиковой длине волны абсорбции воды. Устройство обнаружения предусмотрено для определения состояния оперируемой живой ткани за счет получения и обработки радиационного сигнала, отраженного от оперируемой живой ткани, и формирования управляющего сигнала. Блок управления контролирует и регулирует характеристики операционного луча на основе управляющего сигнала с тем, чтобы глубина выпаривания живой ткани не превышала 15 - 20 мкм. Устройство также включает блок электропитания, фокусирующее приспособление для фокусировки операционного луча у оперируемой живой ткани, блок световодов, вырабатывающий луч световода с тем, чтобы нацеливать операционный луч на оперируемую живую ткань, и блок охлаждения для охлаждения по меньшей мере части операционного лазерного комплекта. Устройство отсасывания предусмотрено для удаления продуктов распада ткани с участка оперируемой живой ткани. One aspect of the invention provides a laser surgical device for evaporating living tissue. The device consists of an operational laser kit, a detection device and a control unit. An operating laser kit produces an operating beam having a predetermined wavelength corresponding to a peak wavelength of water absorption. A detection device is provided for determining the state of the operated living tissue by receiving and processing a radiation signal reflected from the operated living tissue, and generating a control signal. The control unit monitors and adjusts the characteristics of the operating beam based on the control signal so that the evaporation depth of living tissue does not exceed 15 - 20 microns. The device also includes a power supply unit, a focusing device for focusing the operating beam on the operated live tissue, a light guide block generating a light guide beam to aim the operating beam on the operated live tissue, and a cooling unit for cooling at least part of the operating laser kit. A suction device is provided to remove tissue decomposition products from the area of the operated living tissue.
Другой аспект изобретения предлагает операционный лазерный комплект, содержащий по меньшей мере операционный лазерный элемент, излучающий операционный луч, и установку возбуждения для его возбуждения. Наконечник предназначен для удобного расположения в руках оперирующего хирурга. Наконечник имеет внутреннюю и наружную части, и по крайней мере часть операционного лазерного комплекта и фокусирующего приспособления расположена во внутренней части наконечника. По крайней мере части блока охлаждения, устройства обнаружения и блока управления также расположены во внутренней части наконечника. Another aspect of the invention provides an operational laser kit comprising at least an operational laser element emitting an operating beam and an excitation unit for exciting it. The tip is designed for convenient positioning in the hands of the operating surgeon. The tip has inner and outer parts, and at least a portion of the surgical laser kit and focusing device is located in the inner part of the tip. At least portions of the cooling unit, the detection device, and the control unit are also located on the inside of the tip.
Другой аспект изобретения предлагает устройство, в котором по крайней мере часть операционного лазерного комплекта расположена в корпусе, а блок охлаждения представляет собой вентилятор, вырабатывающий воздушный поток, проходящий продольно во внутренней части наконечника. Another aspect of the invention provides a device in which at least a portion of the operating laser kit is located in the housing, and the cooling unit is a fan that generates an air stream that flows longitudinally in the interior of the tip.
Еще один аспект изобретения предлагает устройство, в котором установка возбуждения расположена за пределами наконечника и соединена с операционным лазерным комплектом посредством множества оптических волокон. Another aspect of the invention provides a device in which an excitation unit is located outside the tip and connected to the laser operating unit through a plurality of optical fibers.
Другой аспект изобретения предлагает устройство с операционным лазерным элементом, состоящим из рабочей и вспомогательной частей. Рабочая часть расположена в наконечнике, тогда как вспомогательная часть и установка возбуждения расположены за пределами наконечника. Основная и вспомогательная части операционного лазерного элемента соединены посредством световода, состоящего из множества оптических волокон. Another aspect of the invention provides a device with an operational laser element consisting of a working and auxiliary parts. The working part is located in the tip, while the auxiliary part and the excitation unit are located outside the tip. The main and auxiliary parts of the operational laser element are connected by means of a fiber consisting of many optical fibers.
Еще один аспект изобретения предлагает устройство, в котором длину волны операционного луча, излучаемого операционным лазерным элементом, выбирают из группы, состоящей из 1,25-1,40; 1,71-12,1; 2,5-3,1 и 5,5-7,5 мкм. Лазерную среду операционного лазерного элемента выбирают из группы, состоящей из Y3Al5O12 : Nd; Gd3Ga5O12 : Cr; Ce, Nd; MgF2 : Co; BaY2F8 : Er; LiYF4 : Er, Tm, Ho; Y3Sc2Al3O12 : Cr, Er; (Y, Er)3Al5O12 : HF (химическая) и CO (газовая).Another aspect of the invention provides a device in which the wavelength of the operating beam emitted by the operating laser element is selected from the group consisting of 1.25-1.40; 1.71-12.1; 2.5-3.1 and 5.5-7.5 microns. The laser medium of the operating laser element is selected from the group consisting of Y 3 Al 5 O 12 : Nd; Gd 3 Ga 5 O 12 : Cr; Ce, Nd; MgF 2 : Co; BaY 2 F 8 : Er; LiYF 4 : Er, Tm, Ho; Y 3 Sc 2 Al 3 O 12 : Cr, Er; (Y, Er) 3 Al 5 O 12 : HF (chemical) and CO (gas).
Альтернативно может быть предложен способ хирургического выпаривания живой ткани. Данный способ заключается в генерировании операционного лазерного луча, имеющего заранее установленную длину волны, соответствующую пиковой длине волны абсорбции воды, и определении состояния оперируемой живой ткани за счет получения и обработки радиационного сигнала, отраженного от оперируемой живой ткани, и формирования управляющего сигнала. Дальнейшая стадия способа заключается в контроле и регулировке характеристик операционного луча на основе управляющего сигнала с тем, чтобы глубина выпаривания живой ткани не превышала 15-20 мкм. Alternatively, a method for surgical evaporation of living tissue may be provided. This method consists in generating an operational laser beam having a predetermined wavelength corresponding to the peak wavelength of water absorption, and determining the state of the living tissue being operated by receiving and processing a radiation signal reflected from the operated living tissue and generating a control signal. A further stage of the method consists in monitoring and adjusting the characteristics of the operational beam based on the control signal so that the evaporation depth of living tissue does not exceed 15-20 microns.
На фиг. 1 показано известное лазерное устройство; на фиг. 2 - один вариант лазерного хирургического устройства в соответствии с изобретением; на фиг. 3 - другой вариант лазерного хирургического устройства; на фиг. 4 - часть дополнительного варианта лазерного хирургического устройства; на фиг. 5 - упрощенный вариант лазерного хирургического устройства; на фиг. 6 - другой упрощенный вариант лазерного хирургического устройства; на фиг. 7 - альтернативные положения линзы фокусирующего приспособления; на фиг. 8 - лазерное хирургическое устройство, имеющее в основном цилиндрическую фокусирующую линзу; на фиг. 9 - лазерное хирургическое устройство с фокусирующей линзой, подвижной вокруг сдвинутой оси; на фиг. 10 - установка вспомогательной линзы в лазерном хирургическом устройстве; на фиг. 11 и 12 - различные структуры изображений лазерного луча; на фиг. 13 и 14 - другие структуры изображений лазерного луча; на фиг. 15 - режим сканирования луча в предварительно заданной программе; на фиг. 16 - режим сканирования луча, когда лазерный луч имеет форму щелевого отверстия. In FIG. 1 shows a known laser device; in FIG. 2 is one embodiment of a laser surgical device in accordance with the invention; in FIG. 3 is another embodiment of a laser surgical device; in FIG. 4 is a part of an additional embodiment of a laser surgical device; in FIG. 5 is a simplified version of a laser surgical device; in FIG. 6 is another simplified version of a laser surgical device; in FIG. 7 - alternative positions of the lens of the focusing device; in FIG. 8 is a laser surgical device having a generally cylindrical focusing lens; in FIG. 9 - a laser surgical device with a focusing lens movable around a shifted axis; in FIG. 10 - installation of an auxiliary lens in a laser surgical device; in FIG. 11 and 12 are various structures of images of a laser beam; in FIG. 13 and 14 are other image structures of the laser beam; in FIG. 15 - beam scanning mode in a predefined program; in FIG. 16 is a beam scanning mode when the laser beam is in the form of a slit hole.
Хотя специфические варианты изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи, следует понять, что приведенные варианты даются только в виде примеров и иллюстрируют лишь несколько из числа многих возможных специфических вариантов, которые представляют собой применение принципов изобретения. Различные изменения и модификации, очевидные для среднего специалиста в области техники, к которой относится изобретение, предполагаются в пределах объема и сущности, изобретения, которое дополнительно определяется в прилагаемой формуле изобретения. Although specific embodiments of the invention will be described with reference to the drawings, it should be understood that the above options are given as examples only and illustrate only a few of the many possible specific options that represent the application of the principles of the invention. Various changes and modifications obvious to the average person skilled in the technical field to which the invention relates are intended within the scope and essence of the invention, which is further defined in the attached claims.
Выше указывалось, что оптическое облучение в диапазоне длины волны, соответствующем "окну непрозрачности", весьма эффективно поглощается водой и живой тканью. Операционный луч лазерного хирургического устройства изобретения эффективно функционирует в пределах всего такого диапазона длины волны. В результате приложения лазерного луча к целевому участку пациента местное выпаривание верхнего кожного слоя происходит на максимальной глубине 10-20 мкм. Диаметр облучаемого пятна на коже составляет около 10 мм, а плотность находится в пределах от 5 до 50 Дж/см2.It was indicated above that optical irradiation in the wavelength range corresponding to the “opacity window” is very effectively absorbed by water and living tissue. The operating beam of the laser surgical device of the invention effectively operates within the entire such wavelength range. As a result of the application of a laser beam to the target area of the patient, local evaporation of the upper skin layer occurs at a maximum depth of 10-20 microns. The diameter of the irradiated spot on the skin is about 10 mm, and the density is in the range from 5 to 50 J / cm 2 .
На фиг. 2 изображено устройство 10 для проведения лазерной хирургии. Устройство 10 состоит из следующих основных блоков: компактного хирургического лазерного инструмента или наконечника 12, блока электропитания 14, вырабатывающего импульсы высоковольтного напряжения с перестраиваемыми параметрами, блок отсасывания или устройство отсасывания 16 для отсоса продуктов кожного распада в результате приложения операционного лазерного луча к целевому участку, а также блок управления 18. Наконечник, выполненный с корпусом 20, предназначен для удобного захвата руками оперирующего хирурга. На фиг. 2 лучше всего показано, что лазерный резонатор 22 выполнен внутри корпуса 20. Операционный лазерный комплект 24 размещен внутри лазерного резонатора и состоит из активного лазерного элемента или стержня 26 активного лазерного вещества, установки возбуждения 28 и оптического резонатора 30. Установкой возбуждения, которая предназначена для возбуждения операционного лазерного элемента, может быть любое традиционное устройство возбуждения, такое как, например, импульсная лампа или полупроводниковый лазер. In FIG. 2 shows a
Оптический резонатор 30 включает зеркало 32, имеющее высокую отражательную способность и расположенное позади лазерного элемента, и полуотражающее операционное зеркало 34, расположенное впереди лазерного элемента так, чтобы быть обращенным к фокусирующей линзе 36 с переменным фокусным расстоянием. Зеркала оптического резонатора размещены коаксиально относительно продольной оси A - A стержня 26 активного вещества лазера и операционного лазерного луча. Фокусирующая линза 36, которая по меньшей мере частично размещена внутри корпуса 20, обычно управляется микродвигателем по команде с блока управления 18. Желательное положение фокусирующей линзы 36 также может быть установлено вручную медицинским персоналом перед или во время хирургического вмешательства. Оптический резонатор 30 предназначен для выравнивания и усиления лазерного луча, тогда как фокусирующая линза 36 направляет его к целевому участку. Для облегчения эффективной доставки световой энергии от установки возбуждения 28 до операционного лазерного элемента 26 внутренняя часть лазерного резонатора может быть покрыта материалом, обладающим высокой отражательной способностью. The
Блок охлаждения 38 предусмотрен внутри корпуса 20 позади лазерного резонатора 22. Блок охлаждения может иметь любой известный тип, вырабатывающий аксиальный поток газообразного хладагента. В предпочтительном варианте изобретения блок охлаждения выполнен в виде вентилятора 38, который вырабатывает аксиально направленный воздушный поток B, проходящий продольно внутри корпуса 20. Для повышения эффективности процесса охлаждения наружная часть лазерного резонатора 22 выполнена со множеством ребер 40, проходящих наружу. Таким образом, после активации вентилятора аксиально направленный воздушный поток B минует наружную часть лазерного резонатора 22, включая ребра 40, и понижает ее температуру. Воздушный поток B во время его прохождения в пределах наконечника направляется через отверстия в корпусе (не показаны) к наружным частям фокусирующей линзы 36 с тем, чтобы предотвратить загрязнение линзы продуктами кожного распада в результате хирургического вмешательства. По достижении оперируемого участка кожи воздушный поток B также способствует удалению продуктов тканевого распада с участка хирургического вмешательства и снижает воздействие неприятного запаха на медицинский персонал. A cooling
Продольное распределение элементов изобретения внутри корпуса 20 помогает снизить размеры и способствует эффективной доставке воздушного хладагента и понижению температуры в лазерном резонаторе и во всей внутренней части наконечника. Кроме того, использование системы воздушного охлаждения приводит к лучшим температурной стабильности и другим характеристикам лазерного резонатора, особенно во время и после циклического изменения температур. The longitudinal distribution of the elements of the invention within the
Хирургическое устройство 10 подключается к источнику стандартного электропитания 42 или через ряд электрических батарей 44. С целью устранения любой опасности получения электрошока, особенно после подачи напряжения от источника стандартного электропитания к блоку батарей, может быть предусмотрен выключатель устройства блокировки сети. The
Блок электропитания 14 вырабатывает импульсы электрического напряжения, которые преобразуются установкой возбуждения или импульсной лампой 28 в световые импульсы. В лазерном резонаторе 22, после того как они направлены к стержню 26 активного вещества лазера, такие световые импульсы преобразуются в лазерные импульсы, имеющие более короткую длительность излучения по сравнению с импульсами напряжения. Длина волны лазерного облучения определяется типом стержня активного вещества лазера или типом активного элемента, используемым в хирургическом устройстве. В предпочтительном варианте изобретения Er:YAG (эрбиевый) лазер используется в качестве активного элемента или стержня 26 активного вещества лазера хирургического устройства. Стержень активного вещества лазера, выполненный из такого материала, излучает электромагнитную энергию, соответствующую длине волны "окна непрозрачности" воды. Длина волны этого лазера составляет 2,94 мкм и очень близка к максимальной длине волны абсорбции воды, которая составляет около 3 мкм. Таким образом, при такой длине волны операционного лазерного луча большая часть его энергии абсорбируется оперируемой живой тканью, которая состоит почти из 90% воды. The
Существенным требованием к веществам, используемым в качестве активного элемента операционного лазера, является то, чтобы длина волны их облучения принадлежала к области "окна непрозрачности" спектра. Поэтому лазерную среду активного элемента в соответствии с изобретением можно выбрать (не ограничиваясь) из следующей группы веществ, которые образуют часть этой категории: Y3Al5O12 : Nd (длина волны 1,33 мкм); Gd3Ga5O12 : Cr, Ce, Nd (длина волны 1,42 мкм); MgF2 : Co (длина волны 1,75 мкм); BaY2F8 : Er (длина волны 2,0 мкм); LiYF4 : Er, Tm, Ho (длина волны 2,06 мкм); Y3Sc2Al3O12 : Cr, Er (длина волны 2,8 мкм); (Y, Er)3Al5O12 (длина волны 2,94 мкм); HF - химическая (длинна волны 2,6-3,0 мкм) и CO - газовая (длина волны 5,0-6,0 мкм).An essential requirement for substances used as the active element of an operational laser is that their irradiation wavelength belong to the region of the “opacity window” of the spectrum. Therefore, the laser medium of the active element in accordance with the invention can be selected (not limited to) from the following group of substances that form part of this category: Y 3 Al 5 O 12 : Nd (wavelength 1.33 μm); Gd 3 Ga 5 O 12 : Cr, Ce, Nd (wavelength 1.42 μm); MgF 2 : Co (wavelength 1.75 μm); BaY 2 F 8 : Er (wavelength 2.0 μm); LiYF 4 : Er, Tm, Ho (wavelength 2.06 μm); Y 3 Sc 2 Al 3 O 12 : Cr, Er (wavelength 2.8 μm); (Y, Er) 3 Al 5 O 12 (wavelength 2.94 μm); HF is chemical (wavelength 2.6-3.0 μm) and CO is gas (wavelength 5.0-6.0 μm).
Эта длина волны операционного лазерного луча принадлежит к области инфракрасного света спектра и является невидимой для невооруженного глаза оперирующего хирурга. Вследствие этого оперирующий хирург не может наблюдать излучение операционного лазерного луча с передней линии наконечника. Это может стать причиной ошибочных хирургических шагов, что поднимает серьезные проблемы безопасности в процессе консервативного лечения. Для устранения этого недостатка, в соответствии с изобретением предусмотрен блок световодов 46, генерирующий непрерывный видимый луч световода. Такой блок световодов может быть гелий-неоновым лазером, полупроводниковым лазером, светоизлучающими диодами или любым иным пригодным источником видимого излучения. В варианте изобретения, изображенном на фиг. 2, такой блок световодов 46 представляет собой полупроводниковый лазер, генерирующий непрерывный лазерный луч очень малой мощности. В отличие от Er:YAG-лазера, полупроводниковый лазер испускает луч в видимой области спектра. Луч световода предназначен для того, чтобы указывать главный фокус операционного лазерного луча как только приложено видимое световое пятно перед операционным лазерным лучом, т. е. операционный луч прилагается к тому же самому участку, что и пятно световодного луча. Поэтому оперирующий хирург может начинать оперирование лазером после того, как пятно световодного луча появилось в желаемом участке. Таким образом, непрерывный лазерный луч световода несет на себе функцию нацеливания, что упрощает наведение невидимого импульсного операционного луча. При использовании после активации операционного лазера, а также световодных лазеров, непрерывные и импульсные лучи доставляются к целевому участку кожи. Операционный лазер может быть легко сфокусирован на целевом участке на основе изображения, которое оставляет там световодный лазер. Продукты кожного распада, накопленные в месте хирургического вмешательства, в конечном итоге удаляются устройством отсасывания 16. This wavelength of the operating laser beam belongs to the infrared region of the spectrum and is invisible to the naked eye of the operating surgeon. As a result, the operating surgeon cannot observe the radiation from the operating laser beam from the front line of the handpiece. This can lead to erroneous surgical steps, which raises serious safety issues during conservative treatment. To eliminate this drawback, in accordance with the invention provides a block of
В вариантах, приведенных на фиг. 2 и 3, устройство отсасывания выполнено в виде приспособления, не зависимого от наконечника и подключенного к блоку электропитания 14 хирургического устройства. Тем не менее также предполагается выполнение устройства отсасывания в виде части наконечника. In the embodiments of FIG. 2 and 3, the suction device is made in the form of a device independent of the tip and connected to the
В альтернативном варианте блок охлаждения может быть расположен за пределами наконечника. Например, он может быть связан с блоком электропитания таким образом, что поток охлаждающего воздуха доставляется к внутренней части наконечника через посредство гибкого трубопровода или аналогичного приспособления. Alternatively, the cooling unit may be located outside the tip. For example, it can be connected to the power supply unit in such a way that a stream of cooling air is delivered to the inside of the tip via a flexible conduit or similar device.
При осуществлении варианта, приведенного на фиг. 2, для возбуждения операционного лазера высокое напряжение вырабатывается в блоке электропитания 14 и подается через импульсную лампу 28. В лазерном резонаторе 22 подача световой энергии от импульсной лампы облегчается за счет ее внутренней поверхности, обладающей чрезвычайно высокой отражательной способностью. Энергия с импульсной лампы 28 поглощается средой стержня 26 активного вещества лазера так, что молекулы в лазерной среде переходят из основного состояния в возбужденное состояние. Как только эти молекулы возвращаются в свое основное состояние, они излучают фотоны определенной длины волны. Часть света излучается из стержня активного вещества лазера. Свет возвращается к стержню за счет зеркал 32 и 43. Возвращенные фотоны вступают во взаимодействие с молекулами лазерной среды в возбужденном состоянии с тем, чтобы вызвать возврат этих молекул к основному состоянию и самим излучить фотоны определенной частоты. Таким образом излучаемые фотоны находятся в фазе с фотонами, сталкивающимися с молекулами, и направлены в том же направлении, что и первоначальные фотоны. В операционном лазере фотоны, покрывающие расстояния между зеркалами 32 и 34, проделывают определенный маршрут с тем, чтобы фотоны резонировали в определенном режиме с общей частотой и фазой. В конце концов свет между зеркалами 32 и 34 достигает таких уровней интенсивности, что значительное его количество проходит сквозь полуотражающее зеркало 34 и направляется фокусирующей линзой 36 к целевому участку кожи пациента в виде операционного луча. In the embodiment of FIG. 2, in order to excite the operating laser, a high voltage is generated in the
Фиг. 3 показывает вариант в соответствии с изобретением, в котором лазерное хирургическое устройство выполнено с двумя рабочими резонаторами. Вспомогательный резонатор 17 соединен с блоком электропитания 14. Этот резонатор содержит установку возбуждения, такую как импульсная лампа, и соединен через посредство активированного волоконно-оптического устройства 19 с основным лазерным резонатором 15. Аналогично варианту, изображенному на фиг. 2, основной лазерный резонатор 15 содержит активный элемент или стержень 26 активного вещества лазера, а также оптический резонатор 30, имеющий два зеркала 32 и 34. При работе высоковольтное напряжение, вырабатываемое в блоке электропитания 14, подается на установку возбуждения 28 вспомогательного резонатора 17, генерирующего импульсы световой энергии. Эти импульсы доставляются к активному элементу 26, расположенному в основном резонаторе 15 при помощи активированного волоконно-оптического устройства 19. FIG. 3 shows an embodiment according to the invention in which the laser surgical device is made with two working resonators. The
В варианте, приведенном на фиг. 3, высоковольтные импульсы, активирующие импульсную лампу 28, не передаются непосредственно к наконечнику. Вместо этого такие высоковольтные импульсы доставляются к вспомогательному резонатору 17, расположенному на отдалении от наконечника и оперирующего хирурга. Это обеспечивает даже более высокую степень надежности для хирургического устройства в соответствии с изобретением, так как эффективно снижается опасность получения медицинским персоналом электрошока. In the embodiment of FIG. 3, high voltage pulses activating the
Кроме того, поскольку установка возбуждения или импульсная лампа 28 расположена за пределами основного резонатора, масса наконечника значительно снижается, что упрощает манипулирование устройством в руках хирурга. In addition, since the excitation unit or
На фиг. 2 и 3 лучше всего показано, что во время проведения хирургии состояние оперируемой ткани регистрируется устройством обнаружения или детектором 48, предназначенным для обнаружения облучения, отраженного от ткани. Одной из основных функций детектора 48 является управление воздействием операционного лазерного луча на кожу пациента вообще, а конкретно - регулирование глубины проникновения операционного лазерного луча и глубины выпаривания эпидермиса. В каждом отдельном случае врач устанавливает специфические характеристики лазерного облучения с тем, чтобы получить желаемый эффект. Если достигается заранее установленная глубина проникновения операционного лазерного луча и/или толщина выпариваемого слоя кожи, детектор 48 вырабатывает сигнал, направляемый на блок управления 18, который в свою очередь вырабатывает соответствующий сигнал на блок электропитания или другие блоки хирургического устройства. Аналогичные сигналы также можно получить, когда достигнуты предварительно согласованные уровни плотности энергии, плотности мощности или других характеристик операционного лазера. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность более глубокого проникновения операционного лазерного луча и/или повреждения прилегающей здоровой кожной ткани. Интенсивность излучения отраженного света от кожи пациента зависит от таких факторов, как тип и стадия заболевания, цвет кожи, общее состояние пациента, глубина обрабатываемого кожного слоя и т. д. Для каждого пациента с учетом начального уровня оптического облучения такая величина интенсивности характеризует состояние участка кожи, подлежащего лечению с помощью предлагаемого лазерного хирургического устройства. Устройство обнаружения 48 может быть выполнено с использованием целого ряда фоточувствительных элементов, фоторезисторов, фотодиодов и аналогичных приборов. При использовании фоточувствительного элемента для создания детектора 48 свет, отраженный от целевого участка кожи, продуцирует поток электронов в фоточувствительном элементе, направленный к его катоду, и генерирует электрический ток или управляющий сигнал для отправки на блок управления 18. При использовании фоторезисторов электрическое сопротивление детектора 48 варьируется в зависимости от уровня интенсивности света, отражаемого от оперируемой ткани и принимаемого детектором 48. Сигнал на блок управления 18 основан на таком сопротивлении. In FIG. 2 and 3, it is best shown that during surgery, the state of the tissue being operated is recorded by a detection device or
Фиг. 4 схематически иллюстрирует часть лазерного комплекта другого варианта изобретения, в котором только части активного элемента и оптического резонатора расположены в основном рабочем резонаторе 21, размещенном в наконечнике. Для выполнения такого устройства предусмотрен вспомогательный резонатор 23. Установка возбуждения 28 и первая или вспомогательная часть 25 активного элемента расположены внутри вспомогательного лазерного резонатора 23. Отдаленный конец 29 первой части 25 активного элемента обращен к зеркалу 32, обладающему высокой отражательной способностью, тогда как ее ближний конец 31 расположен у конца 37 световода 41. Для облегчения эффективной доставки световой энергии от установки возбуждения 28 к первой части 25 активного элемента внутренняя полость вспомогательного резонатора может быть выполнена из материала, обладающего свойствами высокой отражательной способности. Вторая или рабочая часть 27 активного элемента и полуотражательное зеркало 34 оптического резонатора расположены в основном рабочем резонаторе 21. Отдаленный конец 33 второй части 27 активного элемента и ближний конец 31 его первой части оптически связаны посредством волоконного световода 41. Оба конца световода, расположенного вблизи активного элемента, могут быть выполнены как части оптического резонатора. В этой связи конец 37 световода, расположенного во вспомогательном резонаторе 23, может быть выполнен как зеркало, имеющее характеристики, облегчающие прохождение лазерного облучения из первой части 25 в направлении второй части 33 активного элемента. Для содействия требуемой работе операционного лазерного луча из основного резонатора 21 конец 39 световода, расположенного внутри данного резонатора, может быть выполнен в виде зеркала, обеспечивающего прохождение облучения только в направлении второй части 27 активного элемента. Как и в вышеописанном варианте, изображенном на фиг. 3, оперирующий хирург снабжен инструментом, лишенным опасности электрошока и имеющим значительно пониженную массу. Это является важным преимуществом изобретения, особенно во время проведения длительных хирургических операций. FIG. 4 schematically illustrates a portion of a laser kit of another embodiment of the invention in which only portions of the active element and the optical resonator are located in the main working
Другой упрощенный вариант лазерного хирургического устройства наилучшим образом проиллюстрирован на фиг. 5 и 6. На фиг. 5 показано, что наконечник 112, напоминающий корпус фена, содержит операционный импульсный лазер 122, охлаждающий вентилятор 138 и световодную установку 146. Для обеспечения направления аксиального воздушного потока к пациенту вентилятор 138 расположен позади операционного лазера. Два светоизлучающих диода 145 и 147 световодной установки 146 установлены внутри корпуса между операционным лазером и фокусирующей линзой 136. Светоизлучающие диоды расположены таким образом, чтобы расстояние между изображениями их световодных лучей 121 и 123 в фокальной плоскости фокусирующей линзы 136 было в основном равно диаметру пятна операционного луча 127 операционного лазера 122 в этой плоскости. Следовательно, целевой участок пятна операционного луча можно идентифицировать, наблюдая видимые изображения световодных лучей. Размеры этого пятна операционного луча можно отрегулировать за счет изменения расстояния между такими видимыми изображениями. Блок электропитания 114 возбуждает не только лазер, вентилятор и световодную установку, но также и устройство отсасывания 116, расположенное за пределами корпуса. По причинам безопасности все кабели электропитания могут быть облицованы заземленными металлорукавами. Частота повторения импульсов и энергия в импульсе операционного лазера 122 устанавливаются вручную за счет подачи команды с панели управления блока электропитания 114. По аналогии с вышеописанными вариантами устройство отсасывания 116 обеспечивает удаление фрагментов раздробленных частиц кожи, образованных во время хирургического вмешательства. Фокусирующая линза 136 может быть выполнена в виде кварцевого стекла. Another simplified embodiment of a laser surgical device is best illustrated in FIG. 5 and 6. FIG. 5 shows that the
Лазерное хирургическое устройство, приведенное на фиг. 6, аналогично устройству, приведенному на фиг. 5. Однако на фиг. 6 показано, что установка возбуждения 135 расположена за пределами наконечника 112, а импульсы световой энергии доставляются к операционному лазеру 122 при помощи световода 137. В этой связи инструмент согласно фиг. 6 работает аналогично инструменту, изображенному на фиг. 3. Также предполагается модифицированный вариант, приведенный на фиг. 6, в котором часть активного лазерного элемента или стержня активного вещества лазера расположена за пределами наконечника (фиг. 4). The laser surgical device of FIG. 6, similarly to the device shown in FIG. 5. However, in FIG. 6 shows that the
В вариантах, приведенных на фиг. 5 и 6, фокусирующая линза 136 перемещается вручную на заранее установленное расстояние. Во время такого перемещения автоматически изменяется положение изображений, получаемых за счет светоизлучающих диодов 145 и 147, которые определяют размер пятна операционного лазера в фокальной плоскости. In the embodiments of FIG. 5 and 6, the focusing
Если перемещение линзы 136 осуществляется в направлении, в основном перпендикулярном оси A - A операционного луча, в фокальной плоскости можно получить ряд изображений лазерного луча. Например, на фиг. 11 показано это состояние для нормальной линзы, а на фиг. 12 - для цилиндрической линзы. If the
После перемещения фокусирующей линзы в направлении, параллельном оси луча, можно получить более сложную структуру изображения, т. е. кольцевую (фиг. 13), спиральную (фиг. 14) структуру изображения. After moving the focusing lens in a direction parallel to the axis of the beam, it is possible to obtain a more complex image structure, i.e., an annular (Fig. 13), spiral (Fig. 14) image structure.
В соответствии с изобретением замена фокусирующей линзы возможна в зависимости от типа операции. Обычно наиболее пригодной линзой является та, которая имеет оптический элемент, ровно перемещающийся по оси операционного лазерного луча, так что оптический элемент может быть закреплен в предварительно установленной промежуточной позиции. В этой связи фиг. 7 показывает фокусирующую линзу 137, имеющую три таких промежуточных позиции. In accordance with the invention, the replacement of a focusing lens is possible depending on the type of operation. Typically, the most suitable lens is one that has an optical element that moves smoothly along the axis of the operating laser beam, so that the optical element can be mounted in a pre-installed intermediate position. In this regard, FIG. 7 shows a focusing
Размер пятна операционного лазера в фокусирующей зоне можно регулировать с использованием микроприспособления после получения сигнала с блока управления 18 (фиг. 2). Это также может быть осуществлено вручную оперирующим хирургом или в соответствии с предварительно заданной программой. Так, размер пятна операционного лазерного луча может быть отрегулирован в фокальной плоскости фокусирующей линзы вплоть до размеров, при которых неоднородности лазерного пятна все еще допустимы. The spot size of the operating laser in the focusing zone can be adjusted using a micro device after receiving a signal from the control unit 18 (Fig. 2). This can also be done manually by the operating surgeon or in accordance with a predefined program. Thus, the spot size of the operating laser beam can be adjusted in the focal plane of the focusing lens up to sizes at which inhomogeneities of the laser spot are still acceptable.
Фокусирующая линза, показанная на фиг. 8, генерирует операционный луч в форме продолговатой полосы. Это достигается за счет использования полуцилиндрической линзы 237. Необходимые изменения в форме этой полосы могут быть обеспечены за счет вращения и направления линзы 237 заранее установленным образом. The focusing lens shown in FIG. 8 generates an operating beam in the form of an elongated strip. This is achieved through the use of a
Вариант фокусирующей линзы 236, приведенный на фиг. 9, дает возможность получить след движения сфокусированного операционного лазерного луча в форме кольца. Это достигается за счет вращения фокусирующей линзы 236 вокруг ее оси B - B, которая смещена на определенное расстояние C от оси A - A операционного лазерного луча. The embodiment of the focusing
Что касается варианта, приведенного на фиг. 10, то он иллюстрирует дополнительную фокусирующую линзу для точной фокусировки операционного лазерного луча на целевой участок кожи. Для этого, целесообразно вначале жестко закрепить лазерный комплект 222 с линзами 236, 239 и зеркалами 245, 247 в заранее определенном положении. Видимый луч световода должен быть предварительно отцентрован с невидимым лучом операционного лазера. В этом случае желательно сохранять неподвижно по крайней мере ту часть тела пациента, которая подлежит хирургическому вмешательству. Для выполнения этой задачи может быть предложено специальное приспособление. Regarding the embodiment of FIG. 10, it illustrates an additional focusing lens for accurately focusing the operating laser beam on a target skin area. For this, it is advisable to first firmly fix the
Хирургическое устройство в соответствии с изобретением использует лазерное облучение в пределах всего спектра длины волны, соответствующей "окну непрозрачности" воды. При плотности лазерного облучения пятном операционного луча, равной 5-10 Дж/см2, и диаметре пятна операционного лазерного луча, равного 3-10 мм, глубина проникновения операционного лазерного луча предлагаемого изобретения в эпидермис не превышает 10-20 мкм. Это происходит после приложения импульсов, имеющих очень короткую длительность, - около 0,001 с. После обезвоживания ткани пятно операционного лазерного луча вызывает только местное выпаривание верхнего слоя кожи пациента. Это происходит без какого-либо поражения ткани на глубину, а также без поражения поверхностно здоровых участков эпидермиса, окружающих оперируемую область. Обрабатываемую площадь ткани можно увеличить за счет перемещения пятна операционного лазерного луча по поверхности кожи. Глубиной проникновения операционного лазерного луча в живую ткань можно манипулировать, изменяя частоту электромагнитных импульсов. Как правило, во время сеанса продолжительностью 30-60 с прилагают около 50-100 импульсов.The surgical device in accordance with the invention uses laser irradiation within the entire wavelength spectrum corresponding to the "opacity window" of water. When the laser irradiation density with the spot of the operating beam equal to 5-10 J / cm 2 and the spot diameter of the operating laser beam equal to 3-10 mm, the penetration depth of the operational laser beam of the present invention into the epidermis does not exceed 10-20 microns. This occurs after the application of pulses having a very short duration, about 0.001 s. After dehydration of the tissue, the spot of the operating laser beam causes only local evaporation of the upper layer of the patient’s skin. This occurs without any damage to the tissue to the depth, as well as without damage to the surface of the healthy epidermis surrounding the operated area. The treated tissue area can be increased by moving the spot of the operating laser beam on the surface of the skin. The depth of penetration of the operating laser beam into living tissue can be manipulated by changing the frequency of electromagnetic pulses. Typically, during a session of 30-60 seconds, about 50-100 pulses are applied.
Лазерное хирургическое устройство изобретения также может быть использовано для дезинфекции очагов поражения при помощи рассеянного инфракрасного лазерного излучения. Плотность излучения этого типа не приводит к повреждению нормальной здоровой кожи. Однако такое излучение уничтожает стафилококковые колонии на участке кожи, пораженном болезнью. The laser surgical device of the invention can also be used to disinfect lesions using scattered infrared laser radiation. This type of radiation density does not damage normal healthy skin. However, such radiation destroys staphylococcal colonies in the area of the skin affected by the disease.
Оптическая система лазерного хирургического устройства также дает возможность пользователю проводить хирургические операции с последующей лазерной фотокоагуляцией и лазерным вскрытием, включая удаление злокачественных опухолей. Изобретение также способствует удалению доброкачественной опухоли путем выпаривания одного слоя ткани в определенный момент времени. Эту задачу можно выполнить путем приложения нескольких лазерных импульсов, имеющих заранее установленную площадь пятна, к каждому участку кожи, пораженному болезнью. Лечение продолжают до появления на коже "кровяной росы", как правило, с последующим лечением лекарственными средствами. The optical system of the laser surgical device also enables the user to carry out surgical operations followed by laser photocoagulation and laser autopsy, including the removal of malignant tumors. The invention also helps to remove a benign tumor by evaporating one layer of tissue at a specific point in time. This task can be accomplished by applying several laser pulses having a predetermined spot area to each area of the skin affected by the disease. Treatment is continued until the appearance of "blood dew" on the skin, usually followed by treatment with drugs.
Для проведения терапии кожи инфракрасным облучением с целью излечения, например, морщин на лице, лазерное хирургическое устройство в соответствии с изобретением может быть использовано в сочетании со сканирующей системой предварительно установленного рассеянного излучения. Для того чтобы применить это лечение, целесообразно обеспечить режим лучевого сканирования в соответствии с предварительно установленной программой (диаметр пятна операционного луча может варьировать в соответствии с заданными параметрами, причем плотность энергии луча может быть либо переменной, либо постоянной; (фиг. 15). Тот же самый режим может быть обеспечен, если лазерный луч имеет форму щелевого отверстия (фиг. 16). For skin therapy with infrared radiation to cure, for example, facial wrinkles, a laser surgical device in accordance with the invention can be used in combination with a scanning system of pre-installed scattered radiation. In order to apply this treatment, it is advisable to provide a beam scan mode in accordance with a pre-installed program (the spot diameter of the operating beam can vary in accordance with the specified parameters, and the beam energy density can be either variable or constant; (Fig. 15). the same mode can be ensured if the laser beam has the shape of a slit hole (Fig. 16).
Сфокусированное лазерное облучение в соответствии с изобретением может быть использовано для проведения местной хирургии, такой как, например, вскрытие и удаление фурункула или пустулы с последующим введением лекарственного препарата в область разреза. Focused laser irradiation in accordance with the invention can be used for local surgery, such as, for example, opening and removing a boil or pustule, followed by the introduction of a drug into the incision area.
Следующие примеры представлены с целью более полного понимания изобретения. Конкретные методики, условия, материалы и результаты, приведенные для иллюстрации принципов и практики изобретения, являются примерными и не должны истолковываться как ограничивающие объем изобретения. The following examples are presented in order to better understand the invention. The specific techniques, conditions, materials and results provided to illustrate the principles and practices of the invention are exemplary and should not be construed as limiting the scope of the invention.
Пример 1. Er: YAG (эрбиевый) лазер использовали в качестве активного элемента лазерного хирургического устройства, содержащего импульсную лампу в качестве установки возбуждения. Активный элемент Er:YAG был помещен между двумя в основном плоскими зеркалами резонатора. Лазерная генерация происходила при длине волны 2,94 мкм при длительности импульса 250±50 мкс частоте повторения импульсов 1 Гц и энергии в импульсе 2 Дж. Example 1. Er: YAG (erbium) laser was used as an active element of a laser surgical device containing a flash lamp as an excitation unit. The active element Er: YAG was placed between two basically plane mirrors of the resonator. Laser generation occurred at a wavelength of 2.94 μm with a pulse duration of 250 ± 50 μs, a pulse repetition rate of 1 Hz and an energy of 2 J per pulse.
Форму операционного лазерного луча регулировали фокусирующим устройством. Поскольку луч Er: YAG-лазера принадлежит к инфракрасной области спектра, он был невидимым для невооруженного глаза оперирующего хирурга. Положение и размеры лазерного пятна операционного лазерного луча на коже пациента указывали с помощью двух световодных лучей, вырабатываемых световодным полупроводниковым лазером, который испускал луч в видимой области спектра. Максимальный диаметр каждого луча световодного лазера составлял около 2,0 мм. Расстояние между проекциями двух лучей световодного лазера на коже пациента соответствовало диаметру пятна Er:YAG-лазера на том же самом объекте. Таким образом, положение и диаметр луча Er:YAG-лазера на коже пациента определяли по положению двух лучей световодного лазера, излучаемых световодным полупроводниковым лазером. Плотность энергии Er:YAG-лазера регулировалась в диапазоне от 1,0 до 10 Дж/см2. С учетом того, что во время лечения уровень энергии накачки был почти тем же самым, чем меньший размер имел луч Er: YAG-лазера, тем более высокой была плотность его энергии. По достижении минимальных фокусирующих размеров пятна луча Er:YAG-лазера на коже пациента местное выпаривание ткани происходило на глубине до 1,5 мм. Видимое выпаривание от эпидермиса имело место, когда плотность энергии Er:YAG-лазера составляла около 50 Дж/см2.The shape of the operating laser beam was adjusted by a focusing device. Since the Er: YAG laser beam belongs to the infrared region of the spectrum, it was invisible to the naked eye of the operating surgeon. The position and size of the laser spot of the operating laser beam on the patient’s skin was indicated using two light guide beams produced by a light guide semiconductor laser that emitted a beam in the visible region of the spectrum. The maximum diameter of each beam of the light guide laser was about 2.0 mm. The distance between the projections of the two beams of the light guide laser on the patient's skin corresponded to the spot diameter of the Er: YAG laser on the same object. Thus, the position and diameter of the Er: YAG laser beam on the patient’s skin was determined by the position of two rays of the light guide laser emitted by the light guide semiconductor laser. The energy density of the Er: YAG laser was regulated in the range from 1.0 to 10 J / cm 2 . Given that during the treatment the level of pump energy was almost the same, the smaller the Er: YAG laser beam was, the higher was its energy density. Upon reaching the minimum focusing size of the Er: YAG laser beam spot on the patient's skin, local tissue evaporation occurred at a depth of up to 1.5 mm. Visible evaporation from the epidermis occurred when the energy density of the Er: YAG laser was about 50 J / cm 2 .
Лечение кожных заболеваний у 48 пациентов осуществлялось с использованием поверхностного выпаривания эпидермиса Er:YAG-лазером при максимальной плотности энергии 50 Дж/см2. Среди этих пациентов у 15 отмечались остроконечные кондиломы, у 8-келоидные рубцы, у 8 пациентов были бородавки на руках и ногах, 10 пациентов страдали остроконечным гиперкератозом, 7 пациентов имели татуировку. В зависимости от типа заболевания или дефекта кожи лечение осуществляли путем проведения 6-10 сеансов, каждый из которых включал 3-20 импульсов.Treatment of skin diseases in 48 patients was carried out using surface evaporation of the epidermis with an Er: YAG laser at a maximum energy density of 50 J / cm 2 . Among these patients, 15 pointed genital warts, 8 keloid scars, 8 patients had warts on their arms and legs, 10 patients suffered from genital hyperkeratosis, 7 patients had a tattoo. Depending on the type of disease or skin defect, treatment was carried out by conducting 6-10 sessions, each of which included 3-20 pulses.
Во время этих сеансов диаметр пятна луча Er:YAG-лазера составлял 3-5 мм. Контроль за степенью коагуляции осуществляли до появления симптома "кровяной росы". В результате такого приложения лазерного луча к коже пациентов не было обнаружено никаких изменений в содержании периферической крови и не было выявлено никаких отдаленных рецидивов заболевания. During these sessions, the beam spot diameter of the Er: YAG laser was 3-5 mm. The degree of coagulation was monitored until the symptom of "blood dew". As a result of this application of the laser beam to the skin of patients, no changes were found in the content of peripheral blood and no long-term relapses were detected.
Пример 2. В отличие от примера 1, использовали два рабочих резонатора в лазерном устройстве по примеру 2. В первом резонаторе электрические импульсы преобразовывали в световые импульсы. Такие световые импульсы накачки получали через оптический волновод во втором резонаторе. Там световые импульсы преобразовывали в лазерный луч. Первый резонатор располагался у блока питания в отдалении от пациентов и медицинского персонала. Второй резонатор располагался в пределах наконечника хирургического устройства. В этом примере использовали другое расположение рабочих резонаторов таким образом, что первый резонатор содержал установку возбуждения и часть операционного стержня активного вещества лазера, тогда как основная часть стержня активного вещества лазера располагалась во втором резонаторе. Резонаторы были также соединены оптическим волоконным световодом. Лазерные импульсы, получаемые в пределах второго резонатора, имели такую длину волны накачки, чтобы можно было минимизировать потери в оптическом волноводе. Лазерные импульсы, генерируемые во втором резонаторе, преобразовывали в луч лазерного облучения, оперирующий при необходимой длине волны, например 2,94 мкм. Example 2. In contrast to Example 1, two working cavities were used in the laser device of Example 2. In the first resonator, electrical pulses were converted into light pulses. Such pump light pulses were obtained through an optical waveguide in a second resonator. There, light pulses were converted into a laser beam. The first resonator was located at the power supply unit in a distance from patients and medical personnel. The second resonator was located within the tip of the surgical device. In this example, a different arrangement of the working resonators was used in such a way that the first resonator contained an excitation unit and a part of the operating rod of the laser active substance, while the main part of the laser active substance rod was located in the second resonator. Resonators were also connected by an optical fiber. The laser pulses obtained within the second resonator had such a pump wavelength that losses in the optical waveguide could be minimized. Laser pulses generated in the second resonator were converted into a laser beam operating at the required wavelength, for example 2.94 microns.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117812A RU2113827C1 (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Surgical laser device and method for applying it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117812A RU2113827C1 (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Surgical laser device and method for applying it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2113827C1 true RU2113827C1 (en) | 1998-06-27 |
RU96117812A RU96117812A (en) | 1998-12-20 |
Family
ID=20185174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117812A RU2113827C1 (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Surgical laser device and method for applying it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113827C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467731C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-11-27 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" | Method for transscleral removal of electrochemical lysis products and prevention of intraocular pressure increase during electrochemical lysis of intraocular growths |
US11484361B2 (en) | 2019-08-27 | 2022-11-01 | Nikolai Tankovich | Tip for multiple beam tissue therapy |
US12029915B2 (en) | 2019-08-20 | 2024-07-09 | Nikolai Tankovich | Laser system for multiple beam tissue therapy with tissue and laser functional cooling |
-
1996
- 1996-09-03 RU RU96117812A patent/RU2113827C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467731C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-11-27 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" | Method for transscleral removal of electrochemical lysis products and prevention of intraocular pressure increase during electrochemical lysis of intraocular growths |
US12029915B2 (en) | 2019-08-20 | 2024-07-09 | Nikolai Tankovich | Laser system for multiple beam tissue therapy with tissue and laser functional cooling |
US11484361B2 (en) | 2019-08-27 | 2022-11-01 | Nikolai Tankovich | Tip for multiple beam tissue therapy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5549037B2 (en) | Laser surgical apparatus and method of use thereof | |
WO1996028212A1 (en) | Laser surgical device and method of its use | |
JP6849805B2 (en) | Methods and equipment for selective treatment of living tissue | |
US5820627A (en) | Real-time optical feedback control of laser lithotripsy | |
US5643334A (en) | Method and apparatus for the diagnostic and composite pulsed heating and photodynamic therapy treatment | |
JP3245426B2 (en) | Alexandrite laser system for treating dermatological specimens | |
US4973848A (en) | Laser apparatus for concurrent analysis and treatment | |
EP1078604B1 (en) | Device for therapeutic electromagnetic treatment | |
JPH09647A (en) | Medical treatment device | |
US6251102B1 (en) | Laser surgical device and method of its use | |
JPH0417069B2 (en) | ||
Frank | Laser light and tissue: biophysical aspects of medical laser application | |
RU2113827C1 (en) | Surgical laser device and method for applying it | |
Goebel | Fundamentals of laser science | |
JP3577653B2 (en) | Dental gas laser device | |
Moseley et al. | Laser biophysics | |
RU2044552C1 (en) | Method of surgical treatment of dermal diseases | |
Bass et al. | Alternative lasers for endoscopic surgery: Comparison of pulsed thulium‐holmium‐chromium: YAG with continuous‐wave neodymium: YAG laser for ablation of colonic mucosa | |
Auth | Laser photocoagulation principles | |
Hüttenbrink et al. | Lasers in otorhinolaryngology | |
Wright et al. | Laser Physics for Surgeons: An introduction to carbon dioxide laser surgery | |
Apfelberg | Biophysics, advantages, and installation of laser systems | |
Colt | Basic principles of medical lasers | |
MIRHOSEINI et al. | A clinician's overview of laser systems for cardiovascular applications | |
Brunetaud et al. | Therapeutic applications of lasers |