中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置及方法

本发明涉及固体超快激光，具体涉及一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置及方法。

背景技术：

1、动脉粥样硬化就是动脉壁上沉积了一层像小米粥样的脂类，使动脉弹性减低、管腔变窄的病变。一旦发展到足以阻塞动脉腔，则该动脉所供应的组织或器官将缺血或坏死。现治疗方法主要通过药物治疗，手术治疗，中医治疗，药物治疗主要为通过药物来调节血脂，扩张血管，控制血压以及防止动脉栓塞，但药物治疗一般以缓解为主，不一定能够又快又好的根治病灶部位，并且往往伴随着副作用包括但不限于出现消化道症状、出血、血转氨酶与肌酸激酶水平升高，肌肉不适与心率增快等。

2、手术治疗可通过球囊扩张，支架植入以及旁路移植术等，手术治疗相对与药物治疗效果更好但成本与风险更高，并且术后必须坚持药物治疗，不能够根除病灶部位，同时也需考虑有部分患者并不接受进行手术治疗。

3、中红外飞秒激光由于很高的峰值功率与极小的热损伤加之于中红外波段有许多分子共振峰，在生物医疗上可以做到选择性消融病灶部位而不伤及周围正常人体组织，在人体动脉粥样硬化区域，其主要物质为胆固醇酯，该类物质化学分子式中的酯键在5.75微米中红外波长有着很强的吸收峰，胆固醇酯在通过激光照射之后分解为游离胆固醇与油酸，可被人体循环代谢掉。同时在5.75微米波长，激光照射能有效分解掉粥样硬化斑块，激光照射时间通过观察基本5s以内便可有效分解粥样硬化成分，同时不伤及附近组织的白蛋白及动脉壁，相对与6.1微米的波长是一种更理想的去除粥样硬化区域的波长，6.1微米的波长在照射时会明显的损伤到周围的人体白蛋白。综上，亟需一种使用5.75微米波长的中红外高功率飞秒激光高效、微创、选择性去除粥样硬化的装置和方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置及方法，能够高效、微创、选择性去除粥样硬化组织。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，包括依次设置在信号光路上的啁啾脉冲放大模块，用于产生高功率飞秒泵浦光；中红外飞秒激光产生模块，用于通过两级光参量放大模块产生5.75微米中红外高功率激光；动脉粥样硬化消融模块，用于输出5.75微米外高功率飞秒激光对动脉粥样硬化组织进行消融。

4、进一步地，所述啁啾脉冲放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的种子源，第一反射镜，第一薄膜偏振片，第一半波片，第二反射镜，第三反射镜，第一双色镜，一级yb:yag晶体，第四反射镜，第二半波片，第二薄膜偏振片，第二双色镜，二级yb:yag晶体，第五反射镜，第三半波片，第三薄膜偏振片，压缩器，泵浦源；所述第一双色镜、第二双色镜分别与泵浦源的输出光路两端相连；所述种子源用于发出40w fs激光作为种子。

5、进一步地，所述中红外飞秒激光产生模块包括白光信号产生模块、信号光光参量放大模块、闲频光光参量放大模块；所述白光信号产生模块用于产生白光信号；所述信号光光参量放大模块用于接收并放大白光信号后得到信号脉冲光；所述闲频光光参量放大模块用于接收并放大信号脉冲光后得到5.75微米、脉宽280fs的中红外闲频脉冲光。

6、进一步地，所述白光信号产生模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第六反射镜，第七反射镜，第四半波片，第四薄膜偏振片，yag晶体，第一长波通滤波片，第八反射镜，第九反射镜；所述yag晶体用于自相位调制泵浦光实现频谱展宽。

7、进一步地，所述在信号光光参量放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第五半波片，第五薄膜偏振片，第十反射镜，第三双色镜，第一lgs晶体，第二长波通滤光片，第11反射镜，第12反射镜；所述第四薄膜偏振片将高功率飞秒泵浦光分束至所述yag晶体和第五半波片；所述第三双色镜用于接收白光信号并与高功率飞秒泵浦光合束。

8、进一步地，所述闲频光光参量放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第13反射镜，第14反射镜，第四双色镜，第二lgs晶体，锗片；所述第五薄膜偏振片将高功率飞秒泵浦光分束至第十反射镜和第13反射镜；所述第四双色镜用于接收信号脉冲光并与高功率飞秒泵浦光合束。

9、进一步地，所述动脉粥样硬化消融模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第15反射镜，第16反射镜，硒化锌凸透镜，导光消融部件。

10、进一步地，所述导光消融部件为caf2窗片或光纤。

11、一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置的使用方法，基于所述的中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，包括以下步骤：

12、s1:通过所述啁啾脉冲放大模块的泵浦源将一级yb:yag晶体、二级yb:yag晶体泵浦至激发态；同时将种子源产生的40w fs激光作为种子，通过一级yb:yag晶体、二级yb:yag晶体输出为功率135w波长1030nm的激光；再通过压缩器将脉冲压缩后输出高功率飞秒泵浦光；

13、s2:通过所述白光信号产生模块将所述啁啾脉冲放大模块产生的高功率飞秒泵浦光进行自相位调制和频谱展宽得到宽频谱的白光信号；所述信号光光参量放大模块接收白光信号后与高功率飞秒泵浦光合束，进行第一级的光参量放大，再滤除高功率飞秒泵浦光后得到放大后的信号脉冲光；

14、s3:通过所述闲频光光参量放大模块将信号脉冲光与高功率飞秒泵浦光合束后，进行第二级的光参量放大，对所产生的闲频光进行放大，滤除高功率飞秒泵浦光后得到5.75微米、脉宽280fs的中红外闲频脉冲光；

15、s4:通过所述动脉粥样硬化消融模块通过硒化锌凸透镜将接收的中红外闲频脉冲光聚焦调节为不同光斑大小；再通过导光消融部件导入至动脉粥样硬化组织进行消融。

16、进一步地，所述通过导光消融部件导入至动脉粥样硬化组织进行消融包括通过caf2窗片导入中红外闲频脉冲光至斑块部位进行消融或通过穿刺到病灶部位，使用光纤附于穿刺针内部，将中红外闲频脉冲光导至动脉粥样硬化组织进行消融。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1.提供一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置及方法，利用5.75微米特定波长对人体动脉粥样硬化组织做到高效选择性消融的效果。

19、2.本发明通过caf2窗片或光纤导光，可达直接病灶区域可高效去除斑块。

20、3.本发明可以在照射同时并不伤及周围人体蛋白与动脉壁，达到微创的效果。

技术特征：

1.一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：包括依次设置在信号光路上的啁啾脉冲放大模块，用于产生高功率飞秒泵浦光；中红外飞秒激光产生模块，用于通过两级光参量放大模块产生5.75微米中红外高功率激光；动脉粥样硬化消融模块，用于输出5.75微米外高功率飞秒激光对动脉粥样硬化组织进行消融。

2.根据权利要求1所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述啁啾脉冲放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的种子源(1)，第一反射镜(2)，第一薄膜偏振片(3)，第一半波片(4)，第二反射镜(5)，第三反射镜(6)，第一双色镜(7)，一级yb:yag晶体(8)，第四反射镜(9)，第二半波片(10)，第二薄膜偏振片(11)，第二双色镜(12)，二级yb:yag晶体(13)，第五反射镜(14)，第三半波片(15)，第三薄膜偏振片(16)，压缩器(17)，泵浦源(18)；所述第一双色镜(7)、第二双色镜(12)分别与泵浦源(18)的输出光路两端相连；所述种子源(1)用于发出40w fs激光作为种子。

3.根据权利要求1或2所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述中红外飞秒激光产生模块包括白光信号产生模块、信号光光参量放大模块、闲频光光参量放大模块；所述白光信号产生模块用于产生白光信号；所述信号光光参量放大模块用于接收并放大白光信号后得到信号脉冲光；所述闲频光光参量放大模块用于接收并放大信号脉冲光后得到5.75微米、脉宽280fs的中红外闲频脉冲光。

4.根据权利要求3所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述白光信号产生模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第六反射镜(19)，第七反射镜(20)，第四半波片(21)，第四薄膜偏振片(22)，yag晶体(23)，第一长波通滤波片(24)，第八反射镜(25)，第九反射镜(26)；所述yag晶体(23)用于自相位调制泵浦光实现频谱展宽。

5.根据权利要求4所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述在信号光光参量放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第五半波片(28)，第五薄膜偏振片(29)，第十反射镜(30)，第三双色镜(27)，第一lgs晶体(31)，第二长波通滤光片(32)，第11反射镜(33)，第12反射镜(34)；所述第四薄膜偏振片(22)将高功率飞秒泵浦光分束至所述yag晶体(23)和第五半波片(28)；所述第三双色镜(27)用于接收白光信号并与高功率飞秒泵浦光合束。

6.根据权利要求5所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述闲频光光参量放大模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第13反射镜(36)，第14反射镜(37)，第四双色镜(35)，第二lgs晶体(38)，锗片(39)；所述第五薄膜偏振片(29)将高功率飞秒泵浦光分束至第十反射镜(30)和第13反射镜(36)；所述第四双色镜(35)用于接收信号脉冲光并与高功率飞秒泵浦光合束。

7.根据权利要求6所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述动脉粥样硬化消融模块包括沿信号光路输入方向上依次设置的第15反射镜(40)，第16反射镜(41)，硒化锌凸透镜(43)，导光消融部件。

8.根据权利要求7所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述导光消融部件为caf2窗片或光纤。

9.一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置的使用方法，基于权利要求8所述的中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置，其特征在于：所述通过导光消融部件导入至动脉粥样硬化组织进行消融包括通过caf2窗片导入中红外闲频脉冲光至斑块部位进行消融或通过穿刺到病灶部位，使用光纤附于穿刺针内部，将中红外闲频脉冲光导至动脉粥样硬化组织进行消融。

技术总结
本发明涉及固体超快激光技术领域，具体涉及一种中红外高功率飞秒激光动脉粥样硬化组织消融装置及方法，包括依次设置在信号光路上的啁啾脉冲放大模块，用于产生高功率飞秒泵浦光；中红外飞秒激光产生模块，用于通过两级光参量放大模块产生5.75微米中红外高功率激光；动脉粥样硬化消融模块，用于输出5.75微米外高功率飞秒激光对动脉粥样硬化组织进行消融。能够高效、微创、选择性去除粥样硬化组织。

技术研发人员：梁厚昆,傅智倬
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11