Устройство для облучения лазерным излучением - RU2092197C1
Код документа: RU2092197C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройству лазерного излучения и может быть использовано для медицинского воздействия на живые ткани тела человека или животного.
Методы лечения такие, как рассечения, выпаривание, коагуляция живых тканей, благодаря облучению лазерным излучением приобретают заметную эффективность.
Обычно, устройство лазерного облучения для хирургического лечения содержит металлический цилиндрический держатель, в котором удерживается оптическое волокно. Оптическое волокно вставлено в держатель, при этом его передний конец не выступает наружу из держателя. Проксимальный конец оптического волокна соединен с лазерным генератором ( источником лазерного излучения). Лазерное излучение от этого генератора передается через оптическое волокно. Затем, лазерное излучение испускается с выходного конца оптического волокна, так, чтобы оно иррадировало на живые ткани.
В этом случае, передний конец держателя отводится из контакта с поверхностью ткани. Следовательно, выходной конец оптического волокна также находится вне контакта с поверхностью ткани. В таких случаях лазерное излучение иррадируется на поверхность ткани для проведения воздействия, которое называется методом бесконтактного облучения.
При таком методе бесконтактного облучения, так как выходной конец оптического волокна не контактирует с облучаемой целью, то даже при незначительном изменении угла расположения держателя относительно поверхности ткани, облучаемая цель существенно смещается от действительного местоположения цели. Таким образом, с помощью такого бесконтактного метода не может быть правильно проведено облучение лазерным излучением. Кроме того, лазерное излучение, исходящее с выходного конца оптического волокна, рассеивается в воздухе. Поэтому, для иррадиации требуемого количества лазерного излучения на ткань лазерный генератор должен обладать высокой мощностью. Поэтому, размер устройства для лазерного облучения должен быть большим, что в свою очередь, влечет высокую стоимость его изготовления.
Для преодоления этих трудностей, используют контактный метод с помощью устройства для лазерного облучения. В этом устройстве выходной конец оптического волокна соединен с контактным наконечником. Лазерное излучение подается в задний конец контактного наконечника из выходного конца оптического волокна. Наиболее близким к заявленному устройству является патент США N 4736743, выбранный, как прототип, обеспечивающих поддержание оптического волокна и контактного наконечника. В устройство, описанном в патенте США N 4.736.743 оптическое волокно и контактный наконечник соединяются в одно целое с помощью соединителя. Последний размещается в держателе. Врач манипулирует держателем так, чтобы изменять облучаемую цель в соответствии с задачей каждого медицинского воздействия. При хирургическом лечении врач удерживает держатель в руке и работает сам. При внутреннем воздействии врач перемещает его вперед и назад снаружи тела, наблюдая при этом в эндоскоп.
Однако, при контактном методе облучения с применением вышеуказанного обычного устройства между выходным концом оптического волокна и задним концом контактного наконечника существует небольшой зазор. Таким образом, в этом зазоре возникают потери лазерного излучения. Кроме того, поскольку задний конец контактного наконечника нагревают за счет лазерного излучения, то снаружи устройства должно быть предусмотрено приспособление для подачи холодной воды или газа. Таким образом, предусматривается оболочка, которая соосно окружает оптическое волокно и служит для прохождения через нее холодной воды или газа. Оболочка вводится через зонд эндоскопа. Поэтому, наружный диаметр оболочки, а также зонда эндоскопа являются большими. Это является серьезной проблемой при внутреннем лечении. Более того, такое обычное устройство должно иметь по крайней мере оптическое волокно, контактный наконечник и соединитель, объединяющий их вместе. Следовательно, очень трудно достичь низкой стоимости при такой конструкции.
Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача создать устройство лазерного облучения, с помощью которого лучеиспускание лазерного излучения осуществляется без потери энергии, которое было бы пригодно для формирования сквозного отверстия для эндоскопа, благодаря своему небольшому наружному диаметру, стоимость изготовления которого является низкой, благодаря простоте конструкции.
Для решения этих задач используют устройство лазерного излучения, согласно которому оптическое волокно установлено, по крайней мере, своим выходным концом в держателе без зазора между поверхностью волокна и держателем, а держатель служит направляющей или опорой, причем, по крайней мере, часть держателя выполнена из материала, пропускающего лазерное излучение, предназначена для лазерного излучения при введении в контакт с облучением листом живой ткани для изменения его, при этом устройство снабжено захватом, расположенным на держателе, служащим опорой. Желательно, чтобы держатель состоял из цилиндрического корпуса и передающего наконечника, установленного на его передней концевой части и заполненного пропускающим лазерное излучение материалом, при этом передняя концевая часть оптического волокна соединена с задним концом передающего наконечника, преимущественно без зазора.
Желательно, чтобы в передающем наконечнике были диспергированы рассеивающие лазерное излучение частицы.
Желательно, чтобы в передающем наконечнике были диспергированы частицы, рассеивающие и поглощающие лазерное излучение.
Желательно, чтобы держатель целиком выполнялся из пропускающего лазерное излучение материала, а выходной конец оптического волокна установлен целиком в держателе без пограничной линии между объемом держателя и поверхностью оптического волокна.
Желательно, чтобы весь держатель целиком изготовливался из пропускающего лазерное излучение материала, передняя концевая часть оптического волокна закреплялась в держателе и частицы рассеивающие и поглощающие лазерное излучение были диспергированы в держателе.
На фиг. 1 изображена схема первого варианта исполнения изобретения; на фиг. 2 схема другого варианта исполнения изобретения; на фиг. 3 схема еще одного варианта исполнения изобретения; на фиг. 4 и 5 схемы этапов изготовления устройства по фиг. 3; на фиг. 6 и 7 схемы устройств, снабженных захватами; на фиг. 8 и 9 схемы устройств, снабженных излучающими частями различной формы; на фиг. 10-14 устройства различной формы; на фиг. 15-17 - схемы устройств, снабженных передающими наконечниками различной формы;на фиг. 18 схема устройства лазерного излучения, снабженного датчиком температуры.
На фиг. 1 показан первый вариант. Оптическое волокно 10 содержит сердечник 10А и армированное покрытие 10В. Передняя концевая часть оптического волокна 10 целиком окружена цилиндрическим держателем 20. Выходной конец оптического волокна 10 соединен с передающим наконечником 30, через который проникает лазерное излучение. Между задним концом передающего наконечника 30 и выходным концом оптического волокна 10 нет никакого зазора. Передающий наконечник 30 имеет конической формы излучающую часть значительных размеров со скругленным концом и цилиндрической проксимальной частью. Последняя продолжается в держателе, наружная боковая поверхность которого выполнена на конце под тем же углом, что и у передающего наконечника 30.
Передняя концевая часть оптического волокна 10 вставлена в держатель и передающий наконечник 30 для закрепления в нем. Таким образом, очевидно, что передающий наконечник 30 может передавать лазерное излучение, держатель 20 может изготавливаться из синтетического материала или из металла. Держатель 20 предпочтительно обладает более высокой жесткостью к изгибу, чем оптическое волокно 10. Передающий наконечник 30 изготавливается из материала, пропускающего лазерное излучение, как то кварца, искусственного или природного сапфира и т.п.
Передняя концевая часть оптического волокна 10, показанного на фиг. 1, имеет коническую форму со скругленным концом.
Остальная часть оптического волокна 10, его часть, идущая от заднего конца его конической формы, охвачена держателем 20. Длина последнего определяется произвольно в зависимости от назначения устройства, в частности, используется ли устройство для хирургического лечения или для внутреннего лечения.
Когда устройство используется для хирургического лечения, держатель находится в руке врача. И его длина предпочтительно больше ширины кисти. При внутреннем лечении, например, устройство вставляется в сквозное отверстие зонда эндоскопа.
Поскольку, в целях предусмотрения держателя, а также, чтобы оптическое волокно 10 должно несомненно входить в сквозное отверстие соосно с ним, то длина держателя 20 не требуется большой. Лазерный генератор 40 оптически соединен с проксимальной частью оптического волокна 10. Таким образом, лазерное излучение, поступающее от лазерного генератора 40, поступает в оптическое волокно 10 с его заднего конца. Затем, лазерное излучение проходит через оптическое волокно 10 и передающий наконечник 30, соединенный с выходным концом оптического волокна 10 без всякого зазора. И, наконец, лазерное излучение излучается с открытой излучающей поверхности " Z " передающего наконечника 30. При хирургическом лечении врач удерживает держатель в своей кисти и перемещает держатель 20 для рассечения и т.п. при этом излучающая поверхность " Z " находится в контакте с целью на ткани М человеческого тела.
Излучающая поверхность " Z " передающего наконечника 30 легко формируется с помощью механической обработки. В частности материал, проницаемый для лазерного излучения, в форме стержня, имеющего одинаковый диаметр по всей своей длине, формируется путем обработки его передней конечной части для придания ей конической формы. Для того, чтобы держатель 20 целиком закрывал или окружал оптическое волокно 10, применяются следующие способы. В качестве первого способа передняя концевая часть оптического волокна 10 вставляется под давлением в цилиндрический держатель 20. В качестве второго способа подготавливается оптическое волокно 10, наружный диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр держателя 20. После этого, оптическое волокно 10 вставляется в держатель 20. Последний непрерывно нагревается снаружи так, чтобы его внутренняя поверхность расплавилась и прилипла к наружной поверхности оптического волокна 10. В качестве третьего способа, оптическое волокно 10 вставляется в держатель 20 также, как и по второму способу. Затем, на наружную поверхность оптического волокна 10 и на внутреннюю поверхность держателя 20 наносится клей, в результате чего они могут скрепляться вместе без нагрева и плавления. Или же когда держатель 20 изготовлен из металла, то он крепится к наружной поверхности оптического волокна 10 под давлением, в результате чего оптическое волокно 10 закрепляется.
Передающий наконечник 30 и держатель 20 могут соединяться друг с другом с помощью вышеприведенных способов. При использовании клея для того соединения, необходимо, чтобы он обеспечивал прохождение лазерного излучения. Или же передающий наконечник 30 может быть соединен с оптическим волокном 10 как одно целое. Сначала материал передающего наконечника 30 плавится в продольной специальной форме (не показано). Затем, выходной конец оптического волокна 10 вводится в контакт с верхней поверхностью материала в форме или передняя концевая часть оптического волокна 10 заданной длины погружается в материал. В обоих случаях точка плавления оптического волокна 10 должна быть выше, чем у материала. После затвердевания материала обеспечивается цельное соединение.
В конструкции на фиг. 1 держатель состоит из цилиндрического держателя 20, включающего главным образом, удерживающий элемент и передающий наконечник 30, служащий в качестве части, передающей лазерное излучение. Однако, в следующей конструкции, как показано на фиг. 2, держатель 200 состоит из одного узла и окружает всю наружную поверхность передней концевой части оптического волокна 10, включая его выходную концевую поверхность и наружную боковую поверхность его концевой передней части. В этом случае держатель 200 изготовлен из пропускающего лазерное излучение материала, например, теплостойкой искусственной смолы, керамики и т.п.
Держатель 200 должен также соединяться в одно целое с оптическим волокном 10. Для такого крепления существует несколько способов. Для первого способа используется клей, пропускающий лазерное излучение. По второму способу после расплавления материала держателя 200 в специальной продольной форме ( не показана) для держателя 200, передняя концевая часть оптического волокна 10 заданной длины погружается в расплавленный материал.
По третьему способу передняя концевая часть оптического волокна 10 может вставляться в отформованный держатель 200 под давлением.
Как показано на фиг. 3, держатель 201 целиком окружает оптическое волокно 10 без пограничной линии. Как показано на фиг. 4 цилиндрический исходный держатель 201А установлен так, что он окружает оптическое волокно 10.
В этом случае держатель 201А имеет такую же или почти такую же точку плавления, как и оптическое волокно 10. Затем, передняя концевая часть держателя 201А нагревается так, чтобы она расплавилась тогда как проксимальная часть держателя 201А остается холодной. Таким образом, как показано на фиг. 5, нет границы между держателем 201А и выходной концевой поверхностью оптического волокна 10. Полученный держатель может использоваться как он есть. И, наоборот, как показано на фиг. 8, перед использованием наружная поверхность держателя 201А может быть произвольно отформована обработкой на машине.
Когда устройство лазерного излучения используется для хирургического лечения, то, поскольку его наружный диаметр очень небольшой, его очень трудно держать врачу в руке. Поэтому, если нужно, то, как показано штрих-пунктирными линиями на фиг. 2, может использоваться соответствующей формы захват 50, размещенный вдоль задней концевой части держателя 20. этот захват 50 может быть изготовлен из искусственного материала. В этом случае, захват 50 крепится к держателю 20 с помощью сварки. Или же как показано на фиг. 6, ступенька 20а выполняется операцией резания на держателе 20А. Затем, захват 50 закрепляется на ступеньке 20а с помощью гаек 61, которые устанавливаются так, чтобы смещать захват 50 вперед. Таким образом, обеспечивает механическое соединение захвата 50 и держателя 20А.
Например, когда цель на ткани находится глубоко в теле человека, то консервативное лечение осуществляется с помощью устройства лазерного излучения, снабженного длинным держателем 20. В этом случае, если держатель 20 изготовлен из синтетического материала, он часто огибается, приводя к тому, что облучаемая лазерная излучением цель смещается от действительной цели на ткани. Поэтому, как показано на фиг. 7, например, металлический захват 50А может быть установлен от заднего конца держателя 20 до выступающей назад из держателя 20 части оптического волокна 10 с целью одновременного их поддержания. Таким образом, предотвращается изгибание держателя за счет его поддержания с помощью захвата 50А. Кроме того, захват 50А может быть частично окружен, кожухом 50В, изготовленным из резины для предотвращения скольжения.
На фиг. 8 показано устройство, у которого верхний конец передающего наконечника 30А округлен также, как и в устройстве, представленном на фиг. 3. На фиг. 9 показано устройство, у которого передающий наконечник 3РВ и держатель 20В изогнуты, а их излучающая часть срезана под углом. Как следует из этих вариантов, в соответствии с настоящим изобретением форма передающего наконечника и держателя могут выбираться произвольно. Кроме того, как показано на фиг.10, 11, 12, 13 и 14, держатели могут использоваться различной формы, а, именно, в форме конического долота, в форме долота, призматической формы, конической криволинейной формы, округленной криволинейной формы.
Для соединения вышеприведенного передаточного наконечника 30 с выходным концом оптического волокна 10 может осуществляться молекулярное склеивание. В частности, задний коней передаточного наконечника 30 и выходной конец оптического волокна 10 соответственно полируются. Затем, эти концы соединяются друг с другом без клея.
В зависимости от формы выходной концевой части оптического волокна определяются направление и охват облучения лазерного излучения. Когда оптическое волокно имеет конической формы выходную концевую часть со скругленным концом, как форма передающего наконечника на фиг. 1, то большая часть лазерного излучения направляется концентрировано с его конца. Однако, имеет место небольшое лазерное излучение с боковой поверхности конической формы выходной концевой части. Как показано на фиг. 15, когда его выходная концевая часть имеет коническую форму, идущую плавно на конус, то направление эмиссии лазерного излучения разделяется вверх и вниз, при незначительной энергии, направленной вдоль его оси. Как показано на фиг. 16, когда выходная концевая часть оптического волокна срезана под углом, то направление эмиссии лазерного излучения отклоняется от осевого. Как показано на фиг. 17, когда выходная концевая часть имеет на своей вершине вогнутость, то угол эмиссии лазерного излучения является больше.
Таким образом, выходная концевая часть оптического волокна может иметь произвольную форму, соответствующую цели каждого лечения.
Для обеспечения равномерной подачи лазерного излучения на обширный участок тканей, поверх излучающей поверхности " Z " и может предусматриваться слой, рассеивающий лазерное излучение, или же излучающая поверхность " Z " выполняется шероховатой.
Рассеивающий слой предпочтительно содержит не только частицы, рассеивающие лазерное излучение, но частицы, поглощающие лазерное излучение. В качестве поглощающих частиц могут использоваться частицы углерода, бурой окиси железа и т.п.
С другой стороны, в качестве рассеивающих частиц могут быть частицы сапфира, кварца и т.п.
Кроме того, как показано на фиг. 18, может использоваться температурный датчик 60, например, термопара, верхний конец которого контактирует с наружной боковой поверхностью оптического волокна 10. Выводной провод 61 температурного датчика 60 выведен между оптическим волокном 10 и держателем 20 так, чтобы он выступал наружу. Выступающий выводной провод 61 соединен с управляющим устройством лазерного излучения, например, лазерным генератором 40. Таким образом, температура облучаемого лазерным излучением участка ткани может определяться на базе температурного сигнала от датчика 60, так как температура облучаемого лазерным излучением участка пропорциональная температуре на конце датчика 60. Таким образом, температура облучаемого лазерным излучением участка может регулироваться за счет регулирования работы с помощью выходного регулировочного устройства лазерного генератора 40. Кроме того, с помощью температурного сигнала от датчика 60 можно определять специальный спектр, образующийся при плавлении держателя 20. Поэтому, с помощью регулирования величины выходной мощности лазерного генератора на базе температурного сигнала можно предотвратить держатель от плавления.
Заявляемое изобретение не ограничивается описанными вариантами исполнения.
Реферат
Устройство лазерного излучения для медицинского воздействия, в процессе которого поверхность лазерного излучения вводится в контакт с живой тканью, содержащее держатель и оптическое волокно, расположенное в держателе. Так что оптическое волокно установлено, по крайней мере, своим выходным концом в держателе без зазора между поверхностью волокна и держателем, а держатель служит направляющей или опорой, причем, по крайней мере, часть держателя выполнена из материала, пропускающего лазерное излучение, предназначена для лазерного излучения при введении в контакт с облучаемым местом живой ткани для изменения его, при этом устройство снабжено захватом, расположенным на держателе, служащим опорой. 5 з.п. ф-лы, 18 ил.
