专利名称：激光照射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光照射装置，它用激光照射动物如人体的活体组织，在加热疗法中用于切开、蒸发该活体组织以及用于扩宽活体组织的狭窄通路，如由胆固醇造成的人体血管内的狭窄部分。
目前，用激光进行医疗如切开动物的活体组织是非常有用的，因为它能止血。
传统的方法是，从不接触活体组织的光纤前端部照射激光，但是这种方法会严重损坏光纤的前端部。因此，随后又采用了施加接触探头的方法。具体步骤是，首先将激光传至光纤，其前端部位于靠近待治疗的活体组织的地方。接着，从光纤输出的激光射到一放射探头内内，该探头与活体组织(以下“活体组织”有时仅称为“组织”)接触或不接触。然后将激光从探头的前端部表面放射出，以照射到活体组织上。在这种情况下探头就应该与活体组织接触。本发明的发明人研究出了许多种接触探头，用于不同目的。利用接触探头可获得如下优点。一个优点是照射组织的激光能量可保持在所需的量值，只要探头放射的激光能量能够均匀调整。另一个优点是可根据手术操作者的需要，很容易地将激光照射到目标区上。因此，接触探头主要用在医疗上。
当在现有技术中采用带此类接触探头的激光照射装置时，光纤的前端是暴露着的，以便与探头的后端面(射入面)分开。这样，光纤前端部的外表面在手术中就会被飞溅的血液和组织碎块污染。另外，在光纤前端和探头后端面之间会产生一间隙，这样，手术室中的尘埃微粒常常会浸入上述间隙，也会造成光纤前端外表面的污染。
该污染会影响从光纤到探头的激光传递效率。来自激光发生器的激光能量就需要调整。每次手术或手术准备时，都必须调整激光发生器产生的能量，使得探头前端部能放射具有适当能量的激光。这需要大量时间。而且，由于污染，光纤的前端部会受到损坏。另外，由于光纤必须保持与探头分开，在光纤和探头之间就需要一金属的连接装置。这样，激光照射装置的前端部就缺乏制造和使用上的柔性。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种激光照射装置，其中，光纤的前端部不会受到污染，而且该装置前端部具有制造和使用上的柔性。
为了解决上述问题，本发明的激光照射装置包括一激光透射物体或探头;一光纤;一连接激光透射物体和光纤的激光透射光学连接件。就激光来说，在本发明中最好采用掺钕钇铝石榴石激光。当然也可采用其他种类的激光，如氩激光。
另一方面，当光纤的前端与激光透射物体的后面接触时，设置了连接件，它施加到光纤前端部的外表面和上述透射物体后面不与光纤前端接触的部分。同时，透射物体和光纤通过连接件连接起来。从光纤前端放射的大部分激光并不射入光学连接件中，而是直接射入探头。因此，该光学连接件可用非阻热性材料制造。
通过在探头后面设置多根光纤，就可使激光均匀放射。这样，就可能使从探头照射出的激光能量有一均匀分布。
沿探头的轴线形成一通孔并在探头的后面设置相互平行的多根光纤，一引导探头插入的柔性导线可穿过上述通孔。因此，当探头应插入活体或血管的狭窄通道时，此类探头就可有效地工作。这样，可通过上述通孔插入一探测目标区温度的导线。
当采用低能量进行激光照射时，可使用一包含激光散射物质并由可透射激光的合成树脂材料制成的探头。
另一方面，在形成上述通孔的情况下，激光会从通孔内表面以及探头外表面放射出。因此，最好在通孔内表面形成一反射层，使到达该内表面的激光进行反射，只从探头的前端部外表面与未到达通孔的其他激光束一起放射出。该反射层可通过镀金形成。
就本发明的光学连接件来说，可采用透射激光的合成树脂材料。这样，当这些材料熔化时，就很容易通过该材料将探头和光纤连接在一起。而且，该材料比传统的金属连接装置便宜，导致成本降低。另外，有可能利用合成树脂材料将激光照射装置的探头和基础部件形成一整体。这样，该装置就可具有制造和使用上的柔性。
另一方面，为了从探头的整个外表面将激光均匀照射到目标区的组织上，最好在探头的表面形成一表层。该表层包括激光吸收粒子，具有比探头材料或上述合成树脂材料更大的折射率的激光散射粒子和作为粘接剂的激光透射材料。因此，激光可散射到上述表层上，产生均匀的激光照射。
为了产生均匀的激光照射，可在探头表面形成另一种表层。在这种经修改的表层中，一定数量的激光散射粒子并不完全熔化。这样，该层就不会是均一的，而是部分熔化，部分保持粒子形态，形成了分层的表层。
这样，在该表层中，激光射入并以折射形式被上述激光散射粒子放射出后，就照射到组织上。然而，如果光散射粒子完全熔化，而形成均一的表层，则激光无法射入该粒子并以折射的形式放射出。于是，就不会有任何如上述分层的表层产生的那种散射效应。
按照本发明，由于探头和光纤由光学连接件连接，光纤的前端部就不会被污染，从激光发生器放出的激光能量也不用按照照射组织所需的激光能量进行调整，使手术可高效率地进行。而且，光纤的前端部不会被破坏，使本发明装置较现有装置的寿命更长。另外，现有技术中用来将探头和光纤前端分隔开的金属连接装置在本发明装置中是不需要的。取而代之的是由合成树脂材料制成的光学连接件。结果使得本发明装置的端在制造和使用中均具有充分的柔性。
本发明的其它目的和优越性将通过下面参照附图的详细描述而一目了然。
图1是本发明第一实施例的照射装置的纵剖视图;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的剖视图;
图3是对第一实施例进行了改进的本发明照射装置重要部分的剖视图;
图4是显示将照射装置插入血管的操作的示意图;
图5是对癌组织进行局部加热疗法的照射装置重要部分的纵剖视图;
图6是表示图5中装置产生的温度分布;
图7是图6温度分布的平面图;
图8是现有技术装置的温度分布;
图9是本发明照射装置另一实施例的纵剖视图;
图10是本发明照射装置又一实施例的纵剖视图;
图11是图10的左侧视图;
图12是本发明照射装置再一实施例的纵剖视图;
图13是图12的左侧视图;
图14是用于手术治疗的本发明实施例的纵剖视图。
下面，将选择几个实施例详细描述本发明。
图1和图2表示了主要用于血管成形术的第一实施例。探头1由合成树脂材料或陶瓷等材料制成。探头1前端部的外表面与周边被弄圆，以便在将探头送入血管时，减少与血管内壁处的磨擦。主管2与探头1共轴并用柔性材料如四氟乙烯树脂或类似材料制成且同探头1配合连接。
在主管2中，设有多根(图1中为四根)光纤4。它们相互平衡且围绕着探头1或主管2的轴线。这些光纤与激光发生器(未示出)光学连接。每一光纤4的前端露出芯子4a。当然，某些情况下也可不露出芯子。每一芯子4a都与探头1的后面或射入面1a接触。每一光纤4从一插入孔2a插入主管2。然后，每一光纤4都由探头1和主管2通过一光学连接件3支承。为实现上述连接，将预先熔化的连接件3涂到光纤4前端的外表面上和探头1的后面，同时，芯子4a与探头1的后面接触。
另一方面，沿探头1的轴线形成一通孔1A，它与连接件3的内通孔连通。在主管2内设有一导管5，它从主管2后端伸出。导管5的前端部插入连接件3的内侧。一柔性导线6通过连接件3内侧、通孔1A插入并从探头1的通孔1A向前伸出。导线6的基部涂以合成树脂涂层，如四氟乙烯树脂。导线6的前端部逐渐变细并全部涂以镀金层8。用于加热疗法的探测温度的金属线9可插入装置内。
在此种激光照射装置中，从激光发生器射出的激光通过光纤4到达其前端。接着，从该前端放出的激光直接射入探头1。然后，激光穿过探头1内部照射待治疗的组织。另一方面，在医学手术中，上述激光照射装置应用如下首先，导线6在人体外插入装置。接着，导线6插入待治疗的血管BV，使导线6前端超过将被激光照射烧掉的狭窄部m。
然后，除了导线6的其他装置沿导线6插入血管BV，直到探头1前端接近狭窄部m。将激光供入每一光纤4并从其前端射出。射出的激光进入探头1后面并穿过探头1。接着，激光主要从探头1的前端周边外表面射出，照射狭窄部m。
经过激光照射，狭窄部m被烧掉，使血管BV内部增宽。如果需要的话(如图4所示)，将加压气体或液体送入连在探头1和主管2之间的气球10。这样，气球10膨胀并挤压狭窄部m。这样，与上述用激光照射烧掉血管BV内的狭窄部配合，就可用机械方法将狭窄部m破坏掉。
如图1所示，在本发明中，激光从探头1前端的周边外表面射出。因此，激光就能有效地照射形成在血管BV内壁上的狭窄部m。因此，即使激光能量较低，也能充分地将狭窄部m烧掉。
当激光照射狭窄部m时，同时也照射到导线6的突出部。由于导线6前端部涂有镀金层8，该表面则不会受到损害。
如图3所示，如果需要的话，可在通孔1A的内表面上设置一薄金属制成的反射套管11，在套管11的表面形成一激光反射层，如镀金层。因此，激光在该镀金层被反射，使朝探头1轴线方向的照射减小。
另一方面，在图3的实施例中，光纤4的基部被由适当的合成树脂材料制成的固定件12固定住，而其前端由金属固定件13固定住。只有每一光纤4的前端才由连接件3支承。另外，如图中所示，每一光纤4的前端部可设置在光学连接件3之内，以便与探头1的后面分开。这样，从光纤4前端放出的激光在射入探头1之前先射入连接件3并穿过其内部。
对本发明的光学连接件来说，能透射激光的任何材料都可采用。但是，由于要求其连接或粘接能力以及柔性，一般来说最好采用合成树脂材料。例如，丙烯酸合成树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂及现有技术中的紫外线硬化树脂等。另外，也可采用陶瓷材料，如低熔点玻璃。
上述图1和图3所示装置也可有效地用于加热疗法。如图5所示在其前端带有测温热电偶9a的导线9在探头1与癌组织M的表面接触时被插入癌组织M。来自光纤4的低能激光通过探头照射组织M。这样，照射的激光能量应控制到使组织M的温度为42℃至44℃。
如温度分布6和图7所示，通过探头1前端周边表面的激光照射癌组织M，其温度可控制成在较大面积上均匀一致。而现有技术中采用的是设在单一探头P后面并与其共轴的单一光纤，其温度分布难以均匀(如图8所示)。
在图5所示实施例中的通孔1A在图12所示的另一实施例中则不是必不可少的。然而，通过设置通孔1A和探头1后面的多根光纤4，射到通孔1A表面的激光部分折射并穿过通孔1A，但大部分朝装置前端反射。与不带通孔的装置相比，具有通孔的装置从探头1前端周边外表面射出的激光量增加。因此，可获得更均匀的温度分布。
本发明还提供了更多的探头种类。
例如，图9为一种大大简化的结构。其中，光纤4通过连接件3连接到具有适当形状的探头20上。该装置可用来连到内窥镜上。
当探头射出的激光能量较低时，射入连接件3的激光能量非常低而当激光射出能量较高时，射入连接件3的能量也很高，这会导致连接件被加热损坏。
因此，在利用高能激光照射的情况下，最好采用图10和图11的装置。
在该实施例中，光纤4通过连接件3连到探头30上，而柔性管31连接到探头30的后面，使光纤4处于其中间。将纯净空气或生理盐溶液W注入管31。每对凹槽3a、30a分别设在连接件3和探头30上并使其相互连通。这样，纯净空气或生理盐溶液W从凹槽3a、30a流出，将连接件3冷却，以防止连接件3被加热损坏。
在本实施例中，为了避免意外震动使连接件3破坏而造成光纤4相对探头30的移动，可设置一金属或合成树脂制成的小套管32。该套管包在光纤4的前端部上。该套管是通过粘接或嵌塞固定在光纤4上。套管32的外表面在用连接件3将探头30和光纤4连接起来之前，先形成粗糙面。
图12和图13表示了本发明照射装置的一实施例。其中，设置了多根，如7根光纤4，光纤相互平行并通过连接件3连接到不带通孔的探头40上。标号41表示一个管。在该实施例中，激光照射方式与上述实施例中大致相同。
上述实施例中描述的探头结构适用于体内治疗。而图14所示实施例的探头适用于外科手术治疗。在该实施例中，探头50由金属连接部件51支承。光纤4的前端部由连接部件51和固定部件52支承。部件52连到部件51上并可拆下。光纤4的前端和探头50由连接件3光学连接。
生理盐溶液W注入固定部件52的内部，流经通孔52a和51b，进而冷却连接件3。
上述实施例中的探头可采用陶瓷材料如石英、蓝宝石和硅石等。然而，如果以低能量进行激光照射，而且激光从探头整个外表面放射，也可采用包含激光散射粒子并由透射激光的合成树脂制成的探头。
就上述合成树脂来说，可采用用于上述连接件的材料。如，硅树脂、丙烯酸树脂(最好是甲基丙烯酸甲酯)、碳酸盐树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、尿烷树脂、聚酯树脂等，最好是热塑性合成树脂。就激光散射粒子材料来说，应采用具有较上述探头的合成树脂材料更高的激光折射率的材料，如天然或人造的钻石，蓝宝石、石英、单晶氧化锆、具有热组性的透射激光的合成树脂(当然与上述探头的合成树脂材料不同)、激光反射金属(如金、铝等等)，表面涂有激光反射金属的粒子为化合物材料。
如果需要的话，探头可同时包括激光吸收粒子如碳、石墨、氧化铁、二氧化锰等等和上述散射粒子。这样，当激光在探头中散射并从探头射出时，该激光同时射入其粒子，从产生很大的热效应。
上述合成树脂探头可通过合成树脂材料进行模制，达到所需的形状，材料在加工中为熔融态并将散射粒子散布在其中。
在制成的激光照射装置中，射入探头的激光从探头外表面放射出同时射入散射粒子的激光被折射，使从探头外表面射出的激光均匀照射在组织上。
如果需要的话，可在探头表面形成一上述的表层结构，产生较大的散射效应。
该表层包括激光散射粒子，它们具有比上述探头材料或上述陶瓷或合成树脂材料更大的折射率。如蓝宝石、二氧化硅、氧化铝等被用做散射粒子。表层还包括激光吸收粒子，如磺等等，该吸收粒子可包括在探头中。最后，该表层还包括粘接剂，用来将上述粒子粘到每一表面，在表面上形成一层膜。
通过上述表层，激光被散射粒子散射。而当激光射入吸收粒子时时，激光的大部分能量转换成热能。
这样，随着组织蒸发加快，该组织可通过射入探头的低入射激光能量切开。因而，当切开组织时，探头可快速移动。由于只需低激光能量射入探头，医疗手术可采用廉价和小型激光发生器快速进行。
就表层来说，如果将包含激光吸收粒子和散射粒子的分散体涂覆到探头表面，当分散剂蒸发后，由于上述两种粒子仅靠本身的吸附能力粘附到探头表面，探头与组织或其它物质的接触会损伤表层。
因此，通过采用将激光吸收粒子和散射粒子到探头表面的粘接剂就会增强表层和探头之间的粘接牢固度。在这种情况下，粘接剂最好由透光粒子制成，如合成树脂粒子或陶瓷粒子象石英粒子等。为形成薄膜，当合成树脂粒子用作粘接剂材料时，该粒子应该熔化，或者当采用具有此探头更高熔点的陶瓷粒子时，探头表面应该熔化。
另外，还可形成另一表层。在此修改的表层中，一定数量的激光散射粒子不完全熔化。这样，该层就不是均一的。而是由部分熔化，部分粒子状的物质形成了分层表层。为形成该表层，激光吸收粒子和散射粒子分散在易挥发液体如乙醇中。然后，探头浸入该分散物质。将探头从该分散物中拿出后，把探头加热到接近光散射粒子的熔点的温度。接着，该散射粒子部分熔化并粘附到探头表面。结果，分层的表层就形成了。
另外，由于激光在粗糙表面被散射，通过在探头表面形成一粗糙表面或在该粗糙表面上形成一表层，激光可更有效地进行照射。
权利要求
1.一种激光照射装置包括一激光透射物体；一光纤；以及一连接上述激光透射物体和光纤的激光透射光学连接件。
2.按照权利要求1的装置，其中，光纤的前端与上述透射物体的后面接触，上述连接件施加到光纤前端部外表面和上述光透射物体后面不与光纤前端接触的部分上，该连接件将上述透射物体和光纤连接起来。
3.一种激光照射装置包括一激光透射物体;多根相互平行设置的光纤;一光学连接件将上述激光透射物体和光纤连接起来。
4.按照权利要求3的装置，其中，沿激光透射体的轴线设置一通孔，上述多根光纤相互平行并位于上述透射物体的后面。
5.按照权利要求4的装置，其中，一引导上述透射物体的柔性导线穿过该通孔。
6.按照权利要求5的装置，其中，一探测温度的导线穿过该通孔。
7.按照权利要求1的装置，其中，上述透射物体包括激光散射粒子并且该透射物体由透射激光的合成树脂材料制成。
8.按照权利要求1的装置，其中，沿激光透射物体的轴线设置一通孔，在通孔的内表面上形成有一反射层。
9.按照权利要求8的装置，其中，该反射层是一镀金层。
10.按照权利要求1的装置，其中，光学连接件由透射激光的合成树脂材料制成。
11.按照权利要求1的装置，其中，在激光透射物体的表面有一表层，该表层包括激光吸收粒子和具有较激光透射物体更大的折射率的光散射粒子以及作为粘接剂的激光透射。
12.按照权利要求1的装置，其中，在激光透射物体的表面有一表层，该表层包括许多光散射粒子，部分粒子是溶化的部分粒子基本上保持粒子形态，形成了分层的表层。
全文摘要
一种在医疗中用于活体组织的激光照射装置，它包括一探头，多根与探头后面接触且彼此相互平行的光纤。一透射激光的光学连接件用来连接上述探头和光纤，使得光纤前端不会受到污染和破坏，激光可从光纤直接射入探头，不用在每次治疗中调整激光发生器的能量，该装置的前端部在制造和使用上都具有充分的柔性。
文档编号A61N5/06GK1050984SQ9010849
公开日1991年5月1日 申请日期1990年10月20日 优先权日1989年10月20日
发明者大工园则雄 申请人:外科雷射科技日本公司