专利名称：改进的医用激光治疗系统和方法
技术领域：
本发明涉及改进的医用激光治疗系统和方法，具体涉及可以急剧减少由于注入气体或其它气体引起的激光束能量衰减和扩散的这种系统和方法。
用内窥镜的外科技术允许医生以最小的侵入方式进行诊断或进行外科手术。腹腔镜检要求向病人的腹腔充入或注入气体。通过注入气体造成腹部扩张，使得外科医生可以利用腹腔望远镜(腹腔镜)目视器官和其它内部构造。腹腔镜一般通过在脐上的切口放入。外科器具或者通过操作的腹腔镜中的内腔或者通过腹壁上另外的穿孔引入。
适当扩张腹部所需的压力通常在12～14mm汞柱高(0.25磅/英寸2)的范围内。在这种外科手术中的令人担心的问题之一是有可能使一些注入的气体受迫进入开放的血管中。在血流中的气泡可能造成栓塞的危险。已经考察了各种气体的应用，注入病人体内的最好气体是二氧化碳(CO2)。CO2气体最好是因为它可以很快由血液吸收。这使栓塞的可能性降到最小。
通常穿过腹腔镜使用的或与腹腔镜相结合使用的一种仪器是CO2激光器。这种激光器用CO2分子产生10.6μm的输出波长。尽管这种激光器在大多数预定的应用中很有效，但是在内窥镜检中的使用效率则因在外科手术区域的CO2气体环境而受到损害。因为CO2分子发射10.6μm波长的这种激光，所以该分子也吸收这种波长的光子。这种现象称为共振吸收。当这种现象发生在腹腔镜内腔的范围内时，便发生两件事情。首先，由于CO2气体吸收10.6μm的激光能量，结果损rw传送到靶组织的激光功率。第二，因为腹腔镜内腔中的CO2气体受到不均匀加热，所以在内腔中形成气体透镜。这种透镜作用使最终达到组织的激光能量变态。这第二种气体透镜效应常常导致CO2激光效用的巨大降低。
另一种内窥镜操作即关节镜检可使外科医生通过关节镜检望远镜(关节镜)观察关节的内部结构或在该内部结构上进行外科手术。扩张关节使得可以目视内部结构。虽然常用液体来扩张关节，但是如果用CO2激光则需要使用气体。对于这种用途，CO2气体一般是最好的。用于扩张关节的CO2气体仍然有损于传送的CO2激光束。解决此问题的一个方法是将CO2激光器的输出波长移到CO2注入气体吸收范围的外边。改变激光气体混合物中所用的CO2气体的同位素可以实现波长位移。见美国专利No.5062842。产生标准的10.6μm波长的一种同位素是C12同位素。这是CO2气体最一般的同位素，而且是注入病人体内的同一同位素。为获得11.1μm的波长输出，可以应用CO2的较少的同位素C13。
应用一种其它CO2同位素作注入介质的可能性因这些气体极高的价格而被废弃。由于在平均手术期间内耗费的CO2气体量大，所以每次手术的成本将会太高。
曾经采用的另一个办法是增加通过内窥镜内腔的CO2气体量。当通过内腔的CO2气体流量增加时，形成透镜的效应便降低。尽管仍然存在由于气体中的吸收而损失激光能量的问题，但稍许减轻了形成透镜的影响。
尽管用其它气体作腹腔镜检注入气体的研究已发现，有些研究单位的确应用氧化亚氮气体(N2O)，但反对用这种气体的呼声很高。事实上，很多被访问的麻醉学家认为，使用任何一种不是CO2的气体是很危险的。尽管对N2O的吸收比很多其它的气体快，但是它本身是一种麻醉剂。在腹腔内吸收N2O气体不必要地复杂化了在较长手术期间的麻醉问题。另外，N2O还比氧化更助燃。如果热源(激光)接触到手术示数室中的易燃材料则容易起火。
因此本发明的目的是提供一种改进的医用激光治疗系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种可在治疗区域上增加功率密度的改进的医用激光治疗系统和方法。
本发明的又一目的是提供一种可以增加功率传输并在治疗区域上形成更锐利激光束聚焦的改进的医用激光治疗系统和方法。
本发明的再一个目的是提供一种更可靠更快速和更有效的改进的医用激光治疗系统和方法。
由于认识到将一束净化气细流引入到激光束路径便可实现一种改进的更有效的医用激光治疗系统和方法，因而形成本发明，该净化气体对激光束波长是可以透过的或不吸收该波长。将其引入激光束路径可以阻止吸收气体例如吸收该激光束波长的注入气体进入激光束路径，从而可减少激光束能量的共振吸收，由此可向治疗区域提供增加的能量。
本发明的特征在于改进的医用激光治疗系统，该系统包括产生预定波长的激光能量束的气体激光器；使该激光能量束传输到治疗区域的装置；将吸收预定波长的注入气体输送到治疗区域的装置。上述改进在于，该系统还包括引入净化气体的装置，该装置用于将预定波长激光可以透过的非吸收净化气体以能够阻止注入气体流入激光束传输装置从而减少激光束共振吸收的流量引入到激光束传输的装置中。
在优选实施例中，注入气体可以是二氧化碳，气体激光器可以是二氧化碳激光器，净化气体可以是惰性气体并且可以是氩。传输激光束的装置可以包括腹腔镜。输送注入气体的装置可以包括与腹腔镜相结合的插管。引入净化气体的装置可以包括在腹腔镜上的用于接收净化气体的支承装置。净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
本发明的特征还在于一种改进的医用激光治疗方法，该方法包括以下步骤产生预定波长的激光能量束；沿一条路径将激光能量束传输到治疗区域；将吸收预定波长的注入气体输送到治疗区域；将预定波长激光可以透过的非吸收净化气体以阻止注入气体流入激光能量束路径的流量引入到激光能量束的路径，从而减少激光束能量共振吸收。在优选实施例中，注入气体可以包括二氧化碳。净化气体可以是惰性的，可以用氩。净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
以下说明优选实施例和附图，由此本专业的技术人员可以看出其它的目的、特征和优点，这些附图是
图1是本发明改进的医用激光治疗系统的三维示意图；图2是位于图1所示输送系统远端的腹腔镜和激光耦合器的放大视图；图3示出在室内空气、二氧化碳和氩气中CO2激光束的功率传输特性曲线；
图4示出在室内空气、二氧化碳和氩气中CO2激光束的功率密度特性曲线；图5是本发明改进的医用激光治疗方法的框图。
采用改进的医用激光治疗方法可以实现本发明，该方法包括采用例如产生10.6μm波长激光束的CO2外科用激光器产生预定波长例如10.6μm波长的激光能量束。然后使该激光能量束沿一个路径传输到治疗区域。该路径通常是可以由外科医生操作的铰接的光学传输臂。治疗区域位于病人体表或体内。在某些情况下，为了进行外科手术，治疗区域必须要充气或使其膨胀，以便构成可供医生观看和操作外科手术器具和激光束的空间。在这种情况下，需将注入气体输送到治疗区域。该注入气体通常为CO2，通常要求用CO2，因为CO2使病人致死的可能性最小。然而，CO2气体是二氧化碳激光器产生的10.6μm波长激光束能量的最好的共振吸收剂。为了从激光束路径上除去注入的CO2气体。可将本发明的净化气体引入到激光能量束的路径内。净化气体是非吸收气体，它可以透过预定波长的激光，并以这样的流量引入，使得注入的CO2气体可从激光束路径中除去或基本上除去。这样便减少了激光束能量的共振吸收。结果是激光束损失较少的能量而且不太容易由CO2扩散。净化气体可以是任何一种对激光能量波长不吸收或可透过的惰性气体。净化气体最好是氩气和氧化亚氮气体。净化气体要求的流量通常为0.1～0.5L/min。通常这种流量足以克服在病人体内治疗区域中的注入CO2气体的压力。但是还可以改变。肥胖病人需要较高的压力来膨胀腹腔，例如，在这种情况下，净化气体需要用较高的压力引入，以达到0.1～0.5L/min的标准流量。注入气体的压力通常为12～14mm汞柱高或约0.25磅/英寸2，流量根据病人、腹腔和其它外围条件决定，但无论怎样是0～5L/min。虽然在下面公开的特定实施例中，输送系统结尾于腹腔镜，但这不是必要的限制，因为可以采用任何要求的装置例如关节内窥镜、胸腔镜、内窥镜或肾盂镜。注入气体可以通过与腹腔镜结合或包围腹腔镜的插管输送到体腔内。净化气体可以通过在腹腔镜上或在使用的其它镜上的入口引入。
图1示出一个改进的医用激光治疗系统10，该系统包括常规的外科用激光器12，该激光器又包括电源14、CO2激光器16、控制面板18和铰接臂输送系统20，该铰接臂终接于与插管26相接的CO2激光耦合器22和内窥镜24。CO2气体由CO2注入器28经软管30注入插管26。净化氩气从高压气瓶32经两级压力调节器34、流量表35和软管36输送到腹腔镜24。图中腹腔镜24和插管26穿过活着的病人的腹壁40进入腹腔42。CO2注入气体通常以0～5L/min的流量通过软管30，然后经图2所示的单向管塞44进入插管26。插管26的上端部46密封在腹腔镜24的主体上，使得由卷曲线表示的CO245从插管26和腹腔镜24之间环形通路47流出。驱动按钮48允许医生在抽出腹腔镜24时关闭在插管26上端部46上的舌形阀，使得即使在抽出腹腔镜24之后和在等待插入新的腹腔镜或其它器具的同时病人的腹腔也仍然由插入腹腔的插管26密封。腹腔镜24、激光耦合器22、铰接臂输送系统20和插管26均为已知的结构，为常规的市售标准件。进入软管36的氩气或其它净化气体通过单向管塞50进入腹腔镜24。该净化气体穿过腹腔镜的工作通道，并在远端部52流出腹腔镜，如卷曲线54所示。
从图3和4可以看出，即使采用少量净化气体例如氩气，在治疗区域也得到激光束能量的改进性能。图3示出在室内空气、二氧化碳和氩气中的功率传输特性，如图3中的图注符号所示，在图中的纵坐标是以瓦为单位的输送功率，横坐标是以瓦为单位的输入功率。图4中以相同的图注符号示出在室内空气、二氧化碳和氩气中的功率密度，在该图中纵坐标是以瓦每平方厘米为单位的输送功率，而横坐标是以瓦为单位的输入功率。
本发明改进的医用激光治疗方法可结合图1和2所示的装置或任何其它合适的装置应用。在图5中的步骤60产生激光束，例如用常规CO2外科用激光器产生10.6μm波长的激光束。然后在步骤62使激光束传送到治疗区域，在该区域中还存在注入气体例如在步骤64送入的使在治疗区域的体腔膨胀的二氧化碳。在医生操作产生的激光束和输送膨胀气体的同时，在步骤66通过腹腔镜工作通道引入小流量的净化气体，使得该净化气体流量足以阻止吸收和/或扩散被输送激光束能量的二氧化碳或其它注入气体流入治疗区域。
虽然在一些附图中示出本发明的特有特征而没有示出其它特征，但这仅仅是为了方便，因为每个特征与本发明的任何一个或所有其它特征是相关的。
本专业的技术人员将会看出其它实施例，这些实施例属于以下权利要求书的范围。
按照PCT条约第19条修改的声明的译文申请人提交包括权利要求1-8的替换页9和包括权利要求9-14的替换页10。
申请人已修改权利要求1的第4行，以便构成“治疗区域”的正确的前提基础。申请人还修改权利要求6的第一行，改正一印刷错误。
申请人已修改权利要求10的第3行，以便构成“治疗区域”的正确的前提基础。
因此，申请人认为，所提交的在美国申请案中的上述修改，不超出在1995年2月6日提交并在1995年3月29日作形式修改的这一国际申请中的公开内容。
权利要求书PCT19条的修改1.一种改进的医用激光治疗系统，包括一个在预定波长产生激光能量束的气体激光器；将激光能量束传输到一治疗区域的装置；将其效用是吸收所述预定波长的注入气体输送到所述治疗区域的装置；其特征在于，它还包括引入净化气体的装置，该装置用于将预定波长的气体激光可以透过的非吸收净化气体以能够阻止注入气体流入所述激光传输装置从而减少激光束共振吸收的流量引入到所述激光传输装置中。
2.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述注入气体是CO2。
3.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述气体激光器是CO2激光器。
4.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是惰性气体。
5.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是氩气。
6.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述传输激光束的装置包括腹腔镜。
7.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述输送气体的装置包括与所述腹腔镜相结合的插管。
8.如权利要求7所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述引入净化气体的装置包括在所述腹腔镜上的用于接收所述净化气体的入口装置。
9.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
10.一种改进的医用激光治疗方法，包括产生预定波长的激光能量束；将该激光能量束沿一条路径传输到一治疗区域；将吸收所述预定波长的注入气体传输到所述治疗区域；
将预定波长激光可以透过的非吸收净化气体以能够阻止注入气体流入激光能量束路径的流量引入到该激光能量束的路径中，从而减少激光束能量的共振吸收。
11.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述注入气体是CO2。
12.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述净化气体是惰性气体。
13.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是氩气。
14.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
权利要求
1.一种改进的医用激光治疗系统，包括一个在预定波长产生激光能量束的气体激光器；将激光能量束传输到所述治疗区域的装置；将其效用是吸收所述预定波长的注入气体输送到所述治疗区域的装置；其特征在于，它还包括引入净化气体的装置，该装置用于将预定波长的气体激光可以透过的非吸收净化气体以能够阻止注入气体流入所述激光传输装置从而减少激光束共振吸收的流量引入到所述激光传输装置中。
2.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述注入气体是CO2。
3.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述气体激光器是CO2激光器。
4.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是惰性气体。
5.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是氩气。
6.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述传输激光束的装置包括腹腔镜。
7.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述输送气体的装置包括与所述腹腔镜相结合的插管。
8.如权利要求7所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述引入净化气体的装置包括在所述腹腔镜上的用于接收所述净化气体的入口装置。
9.如权利要求1所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
10.一种改进的医用激光治疗方法，包括产生预定波长的激光能量束；将该激光能量束沿一条路径传输到所述治疗区域；将吸收所述预定波长的注入气体传输到所述治疗区域；将预定波长激光可以透过的非吸收净化气体以能够阻止注入气体流入激光能量束路径的流量引入到该激光能量束的路径中，从而减少激光束能量的共振吸收。
11.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述注入气体是CO2。
12.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述净化气体是惰性气体。
13.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗系统，其特征在于，所述净化气体是氩气。
14.如权利要求10所述的改进的医用激光治疗方法，其特征在于，所述净化气体以约0.1～0.5L/min的流量引入。
全文摘要
一种改进的医用激光治疗系统(10)和方法在预定波长产生激光能量束；将该激光能量束沿路径(20)输送到治疗区域；将吸收预定波长激光的注入气体(28)传输到治疗区域；将预定波长的激光(16)可以透过的非吸收净化气体(32)以能够阻止注入气体流入激光能量束路径的流量引入到激光能量束的路径中，从而减少激光束能量的共振吸收。
文档编号A61M13/00GK1160341SQ95195618
公开日1997年9月24日 申请日期1995年2月6日 优先权日1994年10月11日
发明者唐纳德·M·兰克福德, 托马斯·S·麦戈雷格三世, 查尔斯·C·尼格斯 申请人:Plc医药系统公司