医学激光治疗的可互换触头以及利用可互换触头的方法

专利名称：医学激光治疗的可互换触头以及利用可互换触头的方法
技术领域：
图5表示按照本发明一个实施例的触头视图。0023图6表示按照本发明另一个实施例的触头视图。 [0t)24I图7说明按照本发明实施例触头的各种尺寸和配置图。 [00251图8a和8b说明本发明实施例，其中有不同触头尺寸以及 这种差别对治疗参数的影响。
具体实施例方式散列算法的例子是MD5， MD4，和SHA1。专业人员能够 替换其他的散列算法。该密钥可以被编码成软件，存储在存储器中， 或写入到不可读出存储器中，它是被实施上述协议的专用加密芯片使 用。不可读出存储器的一个例子是由Dallas Semiconductor出售的型 号dsl963和ds2432。触头与主处理器之间的通信方法可以是4壬何形 式的通信，例如，l根导线协议，RF数据链路，或以太网。
[0056在本发明的一些实施例中，触头存储器512在触头使用监 测和控制中起作用。在这些实施例中，触头存储器512存储有关触头 使用的数据。这种触头使用数据可以包含一个或多个以下的内容传 输通过触头的能量脉冲数目； 一个或多个连接光源发射的脉冲数目； 传输通过触头的累积能量或流量； 一个或多个连接光源发射的累积能 量或流量；治疗区数目或传输到被治疗组织的光斑数目；利用触头治 疗的组织区；传输通过触头的功率和/或一个或多个连接光源发射的功 率。基于任何上述分类的触头使用数据的使用限制可以存储在触头存储器中，因此，在超出使用限制时，触头和/或系统停止部分或全部的 功能。此外，在治疗期间利用连接触头收集的其他触头使用参数可以
存储在存储器中，例如脉冲重复速率；波长；所用光源的数目；触 头，手柄和/或系统的温度；被治疗病人的数目；所用治疗方式的类型 (例如，多通道治疗或单通道治疗)；等等。这些其他的触头使用参 数在某些方面是有用的，例如，确定触头寿命和/或在超过触头寿命之 后调整治疗参数。若从系统中取下触头和在此之后耦合到相同或不同 的系统，则这些保存的参数可用于监测总的触头寿命和在设定合适的 治疗参数时考虑该触头的历史。触头连接的手柄或系统可以通过一个 或多个电触点访问存储器512。利用各种通信协议，手柄或控制台中 的控制器或微处理器可以通过单个或多个电路连接或光路连接从存储 器中读出和/或写入到存储器中。
0057另 一些实施例可以包括在触头存储器中存储这样的代码， 该代码可以解锁治疗系统中的存储器。治疗系统存储器的解锁部分可 以存储有关专用触头-系统组合的信息。例如，触头可以存储有关病人 或治疗之前的代码。当这种触头连接到治疗系统和读出触头存储器时， 触头存储器中的代码可以解锁部分的系统存储器和病人信息，或检索 以前的治疗参数供当前治疗使用。
0058在本发明的另一些实施例中，触头存储器512存储触头配 置信息，例如，触头宽度(例如，触头治疗区宽度和/或长度)；触头 焦点性质，例如，(空气和组织中的)焦距和光斑尺寸(通常是在组 织表面上测量的)；触头形状；触头参数限制；触头治疗参数；等等。 触头形状可以包括例如，横截面(即，在垂直于治疗光束光轴和/ 或平行于治疗表面的平面上的触头治疗端)形状(例如，圆形，椭圆 形，多边形，对称或非对称)或轮廓(即，沿基本垂直于传输通过触 头的治疗光束光轴的方向上看到的触头)形状，它通常是面向治疗触 头的侧面(例如，平面，圆形，多边形，凹进，凸出，等等)。
[00591还可以设计触头的形状以适应具体的解剖区，例如，4艮小 或很难达到眼睛或鼻子周围的区域。触头参数限制可以限定系统参数，在该系统参数内可以安全和/或有效地使用触头。例如，这种参数限制
可以包括能量限制，波长，脉冲重复速率，功率，温度限制，接触 和非接触式治疗，治疗的累积时间，等等。触头治疗参数可以限定在 采用特定触头时所用的治疗参数。例如，触头治疗参数可以包括这样 的数据，它要求触头仅可用在眼睛或鼻子周围，或者，这种触头适合 于治疗特定的疾病或组织状态，例如，色素损害或痤疮。或者，触头 治疗参数可以指出使用特定染料或造影剂以增强触头内LED的检测 响应。
[0060j在手柄和/或系统控制台中的控制器或微处理器从触头存 储器中读出触头配置信息，触头使用信息，触头使用参数，和/或其他 的系统信息，并利用软件和/或固件算法以产生一个或多个控制信号， 用于改变系统和/或手柄的操作和/或配置。此外，控制器或微处理器 可以产生发送到接口单元的信号，以便给用户提供信息。然后，用户 可以作出治疗判定或基于这种判定改变系统参数，例如，通过触摸屏， 键盘，鼠标或其他的输入机构。例如，触头可以存储这样的信息，该 信息指出它仅用于治疗眼睛周围的皮肤，其波长是在约1400 nm与约 1600 nm之间和能量小于约10 mJ。读出这种信息的控制器或微处理 器可以发送控制信号到一个或多个激光器，从而产生在1400-1600 nm 范围内的波长和能量不大于10 mJ。通过接口单元，例如，监测器， 可以通知用户该触头主要用于眼睛周围的皮肤，但是可以给该用户提 供人工方式改变治疗参数的选项，例如，波长和/或能量等等。
[0061触头504通常包含LED 514。 LED 514通常用于照射治疗 表面，例如，寻找目标或辅助检测手柄相对于组织的运动或位置。LED 514可以经导线516耦合到电连接器520，为的是从手柄502或从耦合 到手柄的系统中接收功率和/或控制信号。或者，LED514可以连接到 触头内的电池。给定的触头504可以包含多个LED。通常，LED 514 安装在触头504中，其取向允许LED发射的部分光传输通过LED的 孔径526。在其他的实施例中，LED光可以传输通过与治疗光束相同 的孔径(即，孔径528)。[0062触头504包含连接器机构，用于连接触头到手柄502。触 头504的近端532包含配置成使触头以足够的力量固定在紧靠手柄 502的远端530的位置的连接器机构，保持触头与手柄之间的电接触 和光耦合，特别是，当手柄在治疗期间并在组织上移动时。连接器机 构可以有各种形式。在图5的例子中是磁性连接器524。磁铁可以放 置在触头504与手柄502之间界面的一侧或两侧。另一种连接机构可 以包括例如，夹子，螺丝，螺旋连接(即，触头和手柄有对应的阳 螺紋和阴螺紋)；粘合剂；卡口式连接器；揿钮接头和/或闭锁。此外， 触头504的形状是这样的，它可活动地连接到手柄502的远端530。 销钉和对应的孔可用于保持触头紧靠手柄。此外，触头的形状可以配 置成与手柄紧密配合。例如，触头的形状可以与手柄远端的形状保持 匹配，而不是它的平坦表面与手柄的平坦表面齐平。
[0063触头504还可以包含一个或多个传感器(未画出)，用于 监测触头的各种参数，治疗光束和/或正在被治疗的组织。例如，监测 器光电二极管可以包含在触头中以检测治疗光束。这可能需要部分反 射的元件以监测部分的治疗光束。这种实时监测治疗光束的特征可用 于改变系统和/或治疗参数。作为另一个例子，诸如热偶的温度传感器 可以耦合到触头。在某些实施例中，热偶连接到在触头的治疗端附近 的触头，为的是监测组织表面的温度。这种传感器通常借助于电路， 光路或无线连接与治疗系统通信。此外， 一些实施例可以包含射频识 别(RF ID)芯片作为另一种保密措施(即，若RFID通信系统包含 在系统中用于检查触头上的RF ID)，和用于跟踪的目的，可以识别 各个芯片和它们的位置。这种RFID芯片可以存储上述在触头存储器 中存储的一些数据和代码。
00641图6是本发明的另一个实施例。图6与图5类似，在图6 中画出相同的手柄元件和相同的配置。因此，在图6中相同的元件是 用类似于图5中的数字标记。触头604与图5中的触头504不同，触 头604有不同的连接器机构(即，它没有磁铁)，且触头604有窗口 626， 624和孔径628。存储器612， LED 614，和电连接616， 618类似于图5中对应的部件并有类似的功能。
[00651窗口 624是LED614发射的光可以透射通过的窗口。窗口 626是从系统(即，从手柄502 )发射的光传输到组织表面的治疗窗口 。 在一些实施例中，窗口 624和626可以是单个窗口。窗口 624和626 通常是由玻璃，蓝宝石，金刚石，石英或二氧化硅制成，虽然也可以 选取有其光学和/或热性质的其他物质。在一些实施例中，窗口 624和 /或626可以包含滤波器，用于限制一个或多个波长传输通过。例如， 在有多个激光器或发射多个波长的光源的系统中，可以选取传输或阻 塞一个或多个波长的触头，它取决于所需的治疗参数。这种滤波器可 以包括薄膜滤波器，反射器和/或单层或多层结构的涂层。这种滤波器 可以是吸收或反射滤波器，或二者的组合。这种滤波器可以包括掺杂 的玻璃滤波器，有介质涂层、硅等的熔融石英。或者，窗口 626可以 包括衍射元件，全息元件，偏振元件，光电元件，声光元件，透镜， 光限幅器，饱和吸收器，或无源Q开关元件，用于改变传输通过窗口 的光和/或改变在组织上的治疗图形和光斑尺寸。
[0066孔径628是任选的。孔径628可用于限制系统的数值孔径 和/或限制组织上的治疗图形尺寸。例如，若手柄在给定的治疗图形上 产生一个设定数目的光斑(例如，在垂直于手柄运动的方向的单条直 线上有30个光斑)以建立一个设定的治疗区尺寸(即，15mm宽)， 则孔径628可以与较小尺寸的触头结合使用，用于限制治疗光束成较 少的光斑和较窄的治疗区(例如，在8mm宽的直线上有15个光斑)。 孔径628可以包含反射涂层，用于引导入射的光沿所需的方向，例如， 到束流收集器或吸热散热片。或者，孔径628可以是散热片或吸收器。
[00671图7表示各种触头704尺寸的例子，它可以在有相同手柄 702的各个可互换触头之间变化。 一组两个或多个触头配置成适应和 安装到给定的手柄上。该组中的每个触头与该组中的另一个触头至少 有一个特征是不同的。各个触头之间的差别可以包括尺寸；形状； 窗口；滤波器；存储器结构和大小；LED的数目和类型；孔径；附加 的连接器机构；电连接的数目和类型；附加的传感器；保密码；工作参数和/或触头存储器中存储的其他信息；等等。图7表示在一组触头 中的各个触头之间可以有不同的尺寸。例如，各个触头的宽度706可 以各不相同。此外，各个触头的窗口宽度712和/或710可以各不相同。 改变治疗窗口宽度710也可以影响用于治疗的触头孔径。各个触头的 长度708也可以各不相同。长度708通常是改变治疗光束相对于治疗 窗口 726和被治疗组织表面的焦点深度，以及治疗光束在组织表面上 的光斑尺寸。
0068图8a和8b说明改变两个触头(804和806 )长度尺寸的效 应，其中每个触头在不同的时间分别连接到相同的治疗系统和手柄 802。在图8a和8b中，相同的元件是用相同的参考数字标记。手柄(例 如，没有触头)产生有设定焦距824,数值孔径和光束图形(即，光 能束808)的治疗光束。触头804的长度820不同于触头806的长度 822。这种触头长度的差别可以改变光束在组织中聚焦(即，光束腰) 的深度(即，触头804的深度812，和触头806的深度814)，它还可 以影响在组织表面上的光斑尺寸(即，触头804的光斑816，和触头 806的光斑818)。改变触头的光斑尺寸，光斑形状和/或焦点深度可 以严重影响治疗参数，特别是组织响应。例如，较大的光斑尺寸可以 造成较大的治疗区损害，而较深的焦点可以造成较深的治疗区损害和/ 或坏死区。此外，改变这种治疗尺寸可以改变治疗区的形状和大小。
[0069以上我们描述一种用于激光外科的系统和方法，其中聚焦 的光信号，例如，激光，LED,或非相千的光能源最好是利用可互换 触头达到治疗区。在没有不恰当的实验或不偏离本发明的精神或范围 的条件下， 一般的专业人员可以改变以上描述的具体实施例。所有这 种偏离或偏差都应当被认为是在以下的权利要求书的范围内。
权利要求
1. 一种医学电磁能量治疗系统，包括可活动的触头设备，包括外壳，其形状适合于可活动地连接到医学电磁能治疗系统的治疗端；第一存储器，连接到外壳并包含第一保密码；和连接到外壳的通信装置，用于建立与医学电磁能治疗系统的通信，在外壳连接到医学电磁能治疗系统的治疗端之后，基于第一保密码，验证该触头设备。
2. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中若触头设备 没有被验证，则医学电磁能治疗系统禁止电磁治疗能的传送。
3. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中若触头设备 被验证，则医学电磁能治疗系统允许电磁治疗能的传送。
4. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，还包括 第二存储器，没有安装在触头设备上，但包含第二保密码，其中验证触头设备还基于第二保密码。
5. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，其中验证触头设 备是基于利用第二保密码的询问响应协议。
6. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，还包括 处理器，没有安装在触头设备上，但在外壳连接到医学电磁能量治疗系统的治疗端之后，可通信地耦合到通信装置，可以利用第二保 密码作为密钥完成加密算法。
7. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，还包括处理器，没有安装在触头设备上，但在外壳连接到医学电磁能量治疗系统的治疗端之后，可通信地耦合到通信装置，可以利用第一保 密码作为密钥完成加密算法。
8. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，还包括 处理器，可通信地耦合到第一存储器和通信装置，可以利用第二保密码作为密钥完成加密算法。
9. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，还包括 处理器，可通信地耦合到第一存储器和通信装置，可以利用第一保密码作为密钥完成加密算法。
10. 按照权利要求4的医学电磁能量治疗系统，还包括 处理器，可通信地耦合到第二存储器和没有安装在触头设备上，但可通信地耦合到通信装置，在外壳连接到医学电磁能量治疗系统的 治疗端之后，用于完成至少基于部分第二保密码的第一计算；和另一个处理器，可通信地耦合到第一存储器和通信装置，至少基 于部分的第一计算结果，用于完成随后的计算，该随后的计算用于验 证触头设备。
11. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中电磁治疗 能量包括波长是在190 nm至10，600 nm范围内的光能。
12. 按照权利要求11的医学电磁能量治疗系统，还包括 一个或多个光能通道，用于传输光能到目标区，其焦点深度约小于4 mm。
13. 按照权利要求11的医学电磁能量治疗系统，还包括 一个或多个光能通道，用于传输光能到目标区，其光斑的直径尺寸约小于500 nm。
14. 按照权利要求11的医学电磁能量治疗系统，还包括 一个或多个光能通道，用于传输光能到目标区，它有用于部分激光治疗的图形。
15. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中电磁治疗 能量包括电磁频率是在300 kHz至3 GHz的能量。
16. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，还包括 位于医学电磁能量治疗系统内并包含第二保密码的第二存储器，其中验证触头设备还基于第二保密码。
17. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中医学电磁 能量治疗系统的治疗头包括手柄，而外壳的形状是可活动连接到手柄。
18. 按照权利要求17的医学电磁能量治疗系统，还包括 位于手柄内并包含第二保密码的第二存储器，其中验证触头设备还基于第二保密码。
19. 按照权利要求17的医学电磁能量治疗系统，还包括 从手柄远端通过外壳的能量通道。
20. 按照权利要求19的医学电磁能量治疗系统，其中能量通 道是完全的自由空间。
21. 按照权利要求17的医学电磁能量治疗系统，其中 通信装置包含第 一组电触点； 手柄包含第二组电触点；和在外壳连接到手柄之后，这两组电触点形成电路连接。
22. 按照权利要求17的医学电磁能量治疗系统，还包括 连接器机构，用于使外壳有足够的力量固定在紧靠手柄的位置，从而在目标区上移动手柄时可以治疗该目标区。
23. 按照权利要求17的医学电磁能量治疗系统，其中连接器 机构至少包括磁铁，夹子，螺旋连接，粘合剂，卡口式连接器，揿钮 接头和闭锁之一。
24. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，还包括 包含第一存储器的射频识别芯片。
25. 按照权利要求l的医学电磁能量治疗系统，其中通信装置 至少部分是无线通信装置。
26. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中外壳是可 任意处置的外壳。
27. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，还包括 发光二极管，可以给运动检测器提供在目标区上使用的照明光。
28. 按照权利要求l的医学电磁能量治疗系统，其中验证触头 设备是基于利用第 一 保密码的询问响应协议。
29. 按照权利要求l的医学电磁能量治疗系统，其中验证触头 设备包括使用键控散列算法。
30. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中验证触头 设备包括使用SHA-1算法。
31. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中验证触头 设备包括使用MD4或MD5算法。
32. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中所述医学 电磁能量治疗系统配置成治疗皮肤。
33. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，其中连接到触 头设备的存储器至少存储触头设备的系统使用时间，通过触头设备传 输的能量，和触头设备的能量脉冲计数数据之一的数据。
34. 按照权利要求1的医学电磁能量治疗系统，还包括 处理器，用于更新所述存储器中存储的数据。
35. —种医学电磁能量治疗系统，包括 提供治疗能量的电磁能源；耦合到电磁能源的手柄，该手柄有远端，其中该手柄用于从电磁 能源通过手柄的远端传输治疗能量；至少两个可互换的触头，其中每个可互换的触头可以活动地连接 到手柄的远端，和其中在连接到手柄之后，从手柄的远端通过触头至 少传输部分的治疗能量到目标区；和其中每个触头包含用于存储保密 码的存储器；和位于触头之外的主处理器，在触头连接到手柄的远端之后，可以 基于存储的保密码验证该触头。
36. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中至少两 个可互换的触头是不同的，它们的作用是产生不同的治疗。
37. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中至少两 个触头有不同的尺寸，它们的作用是产生不同的治疗。
38. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中至少两 个触头有不同的形状，用于治疗不同形状的解剖部分。
39. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中治疗能 量是光能；和至少两个触头在从触头的近端到触头的远端有相互不同的尺寸，它们的作用是在目标区产生不同的光斑尺寸和/或光能的焦点 深度。
40. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中治疗能 量是光能；和至少两个触头在以下的元件中至少有一个是相互不同的， 它们的作用是产生不同的治疗滤波器，光限幅器，无源Q开关元件， 可饱和的吸收器，衍射光学元件，偏振元件，光电元件，全息元件， 透镜，和声光元件。
41. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中电磁能 源可以产生两个或多个波长的光能，至少一个触头阻塞一个波长的传 输，和至少一个不同的触头阻塞一个不同波长的传输。
42. 按照权利要求36的医学电磁能量治疗系统，其中连接到 触头的存储器存储触头专用数据，主处理器在治疗期间可以访问该数 据。
43. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中治疗能 量是光能；和不同的治疗至少有以下一个不同的治疗特征焦点深度， 光斑尺寸，光束形状，治疗区尺寸，和治疗模式。
44. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中至少一 个触头包含一个存储器，该存储器包含与其对应治疗有关的数据。
45. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中电磁能 源的波长是在190 nm至10，600 nm之间。
46. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中治疗能 量传输到目标区的模式是部分的激光治疗。
47. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中连接到 触头的存储器至少存储触头的系统使用时间，通过触头传输的能量， 和触头的能量脉冲计数数据之一 。
48. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中连接到 触头的存储器至少存储触头类型，触头配置，触头参数，系统配置和 系统参数之一。
49. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中主处理器更新存储在存储器中的数据。
50. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中主处理 器基于从存储器中读取的数据控制治疗能量的一个或多个特征。
51. 按照权利要求50的医学电磁能量治疗系统，其中治疗能 量特征包含脉冲宽度，脉沖形状，能量，光束形状，波长，占空因数 和脉沖重复率中的一个或多个。
52. 按照权利要求35的医学电磁能量治疗系统，其中当触头 的实际使用率超过了触头使用率阈值，主处理器禁止治疗能量的传送。
53. —种使用电磁能理治疗组织的方法，包括 响应于触头连接到手柄的远端，基于连接到该触头的存储器中包含的保密码，验证该触头；和如果该触头没有被验证，禁止治疗能量传送到手柄的远端。
54. —种使用光能理治疗组织的方法，包括 响应于触头连接到手柄的远端，访问连接到该触头的存储器中包含的保密码；基于该保密码，验证该触头；和基于所述验证，控制治疗能量向手柄远端的传送。
全文摘要
一种利用触头的典型治疗系统的实施例，包括光能源，例如，激光器。一组触头可互换地连接到治疗系统，例如，用于改变系统参数和通过各种触头提供的治疗。本发明的实施例包括有保密芯片和/或存储器的触头。保密芯片保护治疗系统免遭非授权触头的使用，而存储器存储有关触头和/或治疗系统的信息以增强治疗效果。
文档编号A61B18/18GK101431957SQ200580035495
公开日2009年5月13日 申请日期2005年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者B·韦恩·斯图尔特三世, 乔治·弗兰基尼斯, 伦纳德·C.·迪拜尼迪克蒂斯, 托马斯·R.·米尔斯, 杰夫·索毕驰, 约翰·F·布莱克, 罗伯特·K·兴克, 金·F.·陈 申请人:雷利恩特技术公司