口腔治疗系统和装置的制作方法

专利名称：口腔治疗系统和装置的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及口腔组织治疗领域，使用具有特别有效波长的激光照射并具有机头，该机头具有用于递送该激光照射和用于喷射液/气混合物到治疗区域以改进治疗效果的装置。
信息公开描述各种激光治疗用于口腔和上颌面外科领域中。这些治疗提供许多优点，特别是其高凝结性、高切割质量、和对于外科医生和患者的术后益处。
根据所用波长、能量水平和照射图案，激光照射对组织的效果显著不同。本发明的目的是以主要为流血最小化或不流血的无创伤方式达到快速、无碳化的美容外科效果，具有有限凝结区域。
在治疗过程中，由于组织中水分子吸收能量，激光使组织受热，从而破坏活细胞并引起切除组织或切口凝结。治疗过程中，有必要避免周围组织过热或损伤，并控制照射效果。照射渗透进组织越深，则所得热效果越不可控。残留热可影响牙神经引起患者疼痛，并可导致组织碳化和坏死。因此，希望传递到下层和周围组织的热量最小化。因此，希望精确控制转移到被治疗组织的光能量。必需充分控制能量使得有效治疗局部组织而残留能量不加热周围组织。
在WO 99/39652中，描述了怎样用激光治疗牙周袋并通过喷射水和空气的混合冷却剂到周围组织上而不加热所述组织。所用设备包括机头，该机头具有合并的水管和光纤管，由此喷射流在机头的输出端产生。然而，该公开未教导如何避免较深组织层的不希望的受热。另外，该发明在一个管子中提供了进行激光递送的光纤和水。这一构造是不利的，因为在光纤尖端的水吸收激光能量并因此使得递送到组织的能量不确定，另外，光纤尖端变热并可引起不希望的灼烧。另外，光纤位置和由此的激光瞄准不确定。同样，WO 99/39652阐述了使用“在水中被适度吸收的波长”。该发明要求保护使用范围为1-1.2微米或1.06-1.07微米的波长，其在水中被适度吸收。据推测，使用在水中被高度吸收的波长将降低治疗有效性，因此需避免该波长。
美国专利5,374,266描述了激光设备，其包括具有特定光纤和光纤管的机头，用于小腔和均一照射。该设备的特征在于沿着光纤探针进料冷喷射流以清洗治疗区域并在照射后冷却光纤探针或者在照射过程中冷却探针。然后从探针周围送入水，以避免任何湿气对探针式光纤的损害。因此，在该发明中使用水是用于冷却探针，而不是在治疗过程中用于冷却治疗部位。
通常，现有技术考虑到使用冷的液体或喷射流与照射治疗相结合以避免周围组织的热损伤。然而，据述只有某一范围的波长可有效地与液体冷却装置一起使用，这些波长为那些在水中不被高度吸收的波长。实际上，如WO 99/39652所述，现有技术考虑使用如1微米级的波长，它们在水中吸收相对低，以至于不妨碍治疗。另外，尽管美国专利6,129,721描述了照射机头，其特征在于光纤和用于喷射流体和气体的递送装置，其最初看似与本发明相似，但是该专利中使用的波长为1-5.5微米。
Levy等人的美国专利5,290,274描述了具有两种不同波长的照射与照射过程中对治疗部位引导冷流体的步骤一起使用。第一波长为0.7-1微米，第二波长为约3微米。Levy要求保护Nd:YAG照射与流体冷却物源共同使用是有效的，因为波长为1.06微米的基频照射和波长为0.532微米的倍频照射在水中基本不被吸收。然而，根据Levy所述，当Er:YAG激光与冷却喷射液一起使用时，Er:YAG激光的有效性降低，因为其产生在水中被高度吸收的波长的照射。
从上述现有技术可看出，现有技术教导了在水中被高度吸收的波长，如980nm激光，与冷却喷射液一起使用将是无效的。
本发明解决了现有技术的上述缺陷，提供了避免由不同装置引起的周围组织不希望的受热并通过波长为约980nm的激光和冷却喷射流共同使用提供极精确的切割质量的方法和装置。优选地，使用脉冲激光以提供局部化的能量淀积和加热，因此避免了下层组织不希望的受热。另外的喷射流冲去组织碎片并提供了被治疗组织的附加冷却。
发明目的和概述本发明的目的是提供用于口腔组织改进治疗的系统和方法，使用了激光而不加热周围组织和不发生碳化。
本发明的另一个目的是通过使用有利的照射波长和通过喷射液/气混合物到组织上，避免不希望的组织受热并显著改进治疗结果。
本发明的另一个目的是使用波长为980nm的激光。
本发明的另一个目的是提供了机头，该机头具有激光光纤管和液/气管。
本发明的另一个目的是提供了机头，该机头具有可更换的无菌光纤尖端。
总而言之，本发明提供了用于口腔组织改进治疗的系统和方法，使用了980nm激光照射和具有装置的机头，所述装置用于同时递送激光照射和液/气喷射流到治疗区域以改进治疗效果。降低了周围组织不希望的受热和碳化。液/气喷射流可在机头内混合、或者在单独设备中混合。先前已避免将冷却喷射流与在水中高度吸收的照射波长共同使用，因为认为冷却流吸收能量使得向组织递送的能量变得不可控制并使益处最小化。优选地，脉冲激光提供了局部化的能量淀积和加热以避免下层组织不希望的受热。喷射流冲去组织碎片并冷却被治疗组织。
本发明的上述的和其它目的、特征和优点，从以下说明及附图结合而变得显而易见，其中不同附图中的参考数字表示相同元件。


图1具有一个喷射管和可更换光纤尖端的机头。
图2具有管子的光纤。
优选实施方案详述在激光治疗过程中，向组织递送的能量由若干个参数定义，如能量密度、照射时程和波长。波长为2或3μm、1064nm、980nm或810nm的激光都用于牙科应用。发现980nm激光治疗较使用其它波长的治疗有利，因为980nm波长看似在所需水吸收性和有限渗透深度之间提供了独一无二的平衡。水吸收曲线在980nm波长处表现出局部最大吸收，这表明980nm照射被水充分吸收。另外，因为980nm照射还在血红蛋白和氧合血红蛋白中充分吸收，因此用980nm激光进行照射产生优异的组织切除和凝结效果，这通过光学而非热力学实现，与目前所用的其它波长不同。较短波长具有较低的水吸收性并因此渗透程度太深。较长波长(如通过Er:YAG生产的波长)在血液组分如血红蛋白和氧合血红蛋白中吸收不充分，并较难递送，因为不能获得适当的传送用光纤并且常用的镜臂不易处理。另外，如通过Nd:YAG激光产生的较长波长[1064nm]的水吸收性和血液组分吸收性低，并且由于渗透深度高而不被接受。
另外，980nm波长的另一个优点是渗透深度较常用波长如可见波长或1064nm的渗透深度低，因此可避免较深组织层不希望的和不可控的受热。使用980nm激光照射可非常精确地控制凝结。在所有临床应用中都观察到术后优点，如没有肿胀、出血、疼痛、或结痂组织形成，且伤口愈合良好。
也可使用该波长暴露浸没的种植体以治疗种植体周围炎(periimplantitis)，而不损伤种植体表面，该损伤在较长波长或其它方法中可见(Romanos，Everts，Nentwig，″Effects of Diode and Nd:YAGLaser Irradiation on Titanium DiscsA Scanning Electron MicroscopeExamination″，J Periodontol 2000，71，810-815(2000))。当使用脉冲模式时，可以对较小的和明确的治疗部位施用极高能量以增强治疗的有效性。脉冲模式对于避免健康组织不希望的受热特别有利，因为照射时段比开始传递热进入较深组织层所需时段短。然而，已经确定使用这一波长一定不能超过某一能量级。
令人惊讶地，并且与现有技术的教导相反，另外施用液/气喷射流显著改进了用980nm照射治疗的效果。已有喷射流与其它波长共同用于治疗，而并无与980nm波长共同使用的描述，因为该980nm波长相对于其它波长在水中的吸收性高。最初预料使用水喷射流引起能量损耗和降低治疗有效性。然而，已经发现事实并非如预料的那样。喷射流用作冷却机制，用于防止组织不希望的受热，并保持切除组织湿润以防止变干和碳化。另外，液/气喷射流的附加益处是除去治疗产生的组织碎片，这些碎片将极有可能吸收照射并引起组织上以及光纤尖端上的碳化。因此，喷射流与光纤尖端在治疗部位平面上相交，以增强治疗效果。
980nm的有利波长和液/气喷射流的共同使用在各种口腔应用中提供了优异的外科和美学结果。这些结果的特定例子包括在所有临床应用中观察到的不发生肿胀、流血、疼痛、或结痂组织形成，并且伤口愈合良好。在本发明潜在的临床应用中，有牙周炎、种植体周围炎、种植体恢复、牙髓病、增生、前庭整形(vestibular plastic)、和口腔外科中的切除。本发明由于凝结区域有限和不形成结痂组织或组织下陷的美学效果在如牙冠处牙龈线的外科治疗的这些治疗中尤其重要。使用不同于本发明的治疗，组织在手术后下陷，从而使牙冠/种植体的金属或其它支撑结构可见，从而破坏了治疗的美学效果。
本发明提供了用于口腔组织改进治疗的系统和方法。该系统包括照射源如发射980nm有利波长的激光器、和用于照射和液/气喷射流的递送设备。术语“液/气喷射流”可以指并入了某些液气混合的喷射流，或者是指完全由一种或多种液体构成的喷射流。机头引导照射和喷射流到治疗部位。机头的形状可以多种方法形成，使职业医生可以舒服地在不同的治疗部位工作。在优选实施方案中，递送设备包括机头，该机头引入了光纤管和用于传导液体和气体的装置。光纤管含有一个或多个光纤，用于递送980nm照射到治疗部位。或者，另外的波长可经由单独的光纤递送通过光纤管。例如，可加入另外的光纤以递送可见照射为使用者提供更高的能见度，或加入另外的光纤以递送适用于生物刺激或伤口愈合的波长的照射。
在图1所示的优选实施方案中，机头101的特征在于一次性光纤尖端102，其可进行更换以就每位患者而言使用新的和经过消毒的光纤。可更换的光纤尖端102与光纤103在机头内的连接方式设计为，有效传送照射，优选通过光纤表面直接接触。光纤尖端的管短，以避免在插入过程中损伤光纤。优选光纤尖端保存在保护帽104内，以维持该尖端在治疗前除去帽之前为无菌状态。
液/气喷射流作为喷射流在一个管105内引导通过机头，并起源于喷射设备106。喷射设备106可含有固定的气体和液体混合物，或者，如图1所示，喷射设备106可通过液体送料装置107和气体进料装置108进料得到不同量的液体和气体的混合物。以这种方式，液体量和液体流速以及气体压力分别可控以产生包括可控比的液体对气体的喷射流或产生完全由液体组成的喷射流。在另一个实施方案中，机头分别具有单独用于气体和液体的管，其在机头内合并并通过喷嘴109作为液/其混合物释放。或者在又一个实施方案中，机头具有至少两个喷嘴109，以确保均匀喷射到组织上。在优选实施方案中，使用三个喷嘴以递送冷却机制。
在另一个优选实施方案中，如图2所示，光纤内的液/气引导管201要么与光纤同轴定位，液/气引导管201位于光纤中心而照射在外环202中被引导(图2a)，要么液/气引导管201位于围绕光纤芯202的包层203内(图2b)。液气混合物优选为空气和水或生理盐水或消毒液的混合物。还可使用其它惰性气体如氮气来产生喷射流。
在另一个实施方案中，机头可经过消毒，特别是光纤尖端是可更换的，使得新的经过消毒的光纤尖端可插入到机头内用于每一次新的治疗。
可成功地使用本发明提供的系统和方法用于口腔外科的各种应用，如牙周炎、种植体周围炎、种植体恢复、牙髓病、增生、前庭整形、和口腔外科中的切除。
已经参考附图描述了本发明的优选实施方案，可以理解，本发明不限于具体的实施方案，本领域的技术人员可在不脱离本发明精神或实质的范围内对本发明的方案进行各种改变或修饰，其落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.用于口腔组织改进治疗的系统，其包括用于递送具有约980nm波长的照射的装置，用于递送所述照射的光纤装置，和引导所述照射和液/气喷射流到所述组织上的机头。
2.权利要求1的系统，其中所述机头包括至少一个用于所述液/气喷射流的管，所述液/气喷射流产生自单独设备中的液体和气体。
3.权利要求1的系统，其中所述机头包括至少两个用于所述气体和液体的管，且所述气体和液体在机头内混合以产生喷射流。
4.权利要求2的系统，其中所述至少一个用于所述喷射流的管同轴位于所述光纤装置的中心。
5.权利要求2的系统，其中所述至少一个用于所述喷射流的管同轴位于所述光纤装置的包层/外围内。
6.权利要求1的系统，其中所述机头包括可更换的光纤尖端。
7.权利要求1的系统，其中所述液/气喷射流中的液体选自水、生理盐水和消毒液。
8.权利要求1的系统，其中所述液/气喷射流中的气体选自空气、氮气和惰性气体。
9.使用激光照射治疗口腔组织的方法，该方法减小周围组织不希望的受热和碳化，该方法包括步骤a)使用约980nm波长的照射对组织治疗部位进行照射，b)混合液体和气体以形成液/气混合物，和c)在所述照射期间将所述液/气混合物喷射到所述组织上。
10.权利要求9的方法，其中所述照射和所述喷射经由单一机头同时进行。
11.权利要求9的方法，其中所述混合发生在单独设备中。
12.权利要求9的方法，其中所述混合发生在所述机头内。
13.权利要求9的方法，其中所述口腔组织的治疗选自口腔外科、牙周炎治疗、种植体周围炎、种植体恢复、牙髓病、增生、前庭整形、和口腔外科中的切除。
全文摘要
本发明公开了用于口腔组织改进治疗的系统和方法，使用980nm激光照射和机头(101)，该机头具有用于同时递送激光照射和液/气喷射流到治疗区域以改进治疗效果的装置，减小了周围组织不希望的受热和碳化。液/气喷射流可在机头(101)内混合或在单独设备(106)中混合。先前避免将冷却喷射流和在水中吸收性高的照射波长共同使用，由于认为冷流体吸收能量将使递送到组织的能量不可控并获得最小益处。优选地，脉冲激光提供了局部化的能量淀积和加热，以避免下层组织不希望的受热。喷射流冲去组织碎片并冷却被治疗的组织。
文档编号A61B18/18GK101076294SQ03826357
公开日2007年11月21日 申请日期2003年3月18日 优先权日2003年3月18日
发明者沃尔夫冈·纽伯格 申请人:塞拉莫普泰克工业公司