用光能刺激生物组织的方法技术

以一定的波长和功率耗散水平用光能照射活体生物组织，使得在组织中被吸收的和被转化成熟的光能的量在由足以使被辐射组织的平均温度提高到活体基础体温水平之上的最小吸收率，但低于组织转化成胶原物质时的吸收率所限定的范围内。根据这一方法，在被照射的组织中产生治疗和温度效果，但不引起由加热过度产生的组织损伤。业已发现，使用１００毫瓦到８００毫瓦的低水平反应性激光系统，以脉冲或连续方式在１，０６４纳米基本波长下由Ｎｄ：ＹＡＧ激光产生光能的方法可降低软组织疼痛、减少发炎和经刺激微循环促进组织愈合，而不使活组织受到损伤性的热作用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景1.专利
本专利技术总的来说涉及经光辐射治疗活生物组织的方法，具体地说，本专利技术涉及用激光辐射刺激软的活组织的方法。2.
技术介绍
描述各种非手术方法已用于活组织的治疗处理。这种技术包括使用超声波能、电刺激、以透热疗法、X射线和微波照射进行的高频刺激。电刺激、透热疗法、X光和微波照射之类的技术对软组织已显示出某些治疗优点。然而，由于过度的热作用造成的组织损伤，它们的使用受到某种程度的限制。因而，用涉及透热疗法、X射线，微波和电刺激的治疗处理有关的能量水平已被限制在如此低的水平上以致于只能获得很少的益处或者根本不能获得益处。此外，必须细心地控制微波和X-射线辐射的剂量或暴露以避免出现与所述的辐射相关的健康问题。超声波能不被优先吸收并且影响所有周围的组织。由激光产生的光能已被应用于各种医学和外科目的，由于激光光线的单色与连续的性质，依据所照射的组织的性质和光线的波长的某些特征(包括反射率、吸收系数、散射系数、热传导率以及热扩散常数)，其可以被活组织选择性地吸收。反射率、吸收系数和散射系数取决于光辐射的波长。已知吸收系数依赖于带内(interband)跃迁、自由电子吸收、栅格吸收(声子吸收)和杂质吸收之类的因素(其取决于光辐射的波长)。在活组织中，水是一个在红外范围中有吸收带(按照水分子的振动)的主要的组分。由于血红蛋白的存在，在可见范围中存在吸收。而且，在活组织中的散射系数是一个占主要地位的因素。这样，对于一种给定的组织类型而言，激光光线可以通过组织传播，基本上不衰减，或者几乎可以被彻底地吸收。组织被加热并最终被破坏的程度取决于它吸收光能的程度。一般来说，激光光线最好是在希望不受影响的组织中基本上被传送，在待受影响的组织中被吸收。例如，当在由血液或水润湿的组织处使用激光辐射时，希望光能不被水或血液吸收，从而使激光能特异性地针对待治疗的组织。激光治疗的另一个优点是光能可以以精确的、非常有限的位置和以预定的有限的能量水平被传送到治疗组织。已知红宝石和氩激光发射电磁光谱可见部分的光能，并且已成功地用于眼科学领域，以便将视网膜再连接到下面的脉络膜上，和经穿过眼睛前面的部分减少眼间压力来治疗青光眼。红宝石激光能具有694纳米的波长，在可见光谱的红色部分。氩激光发射在488和515纳米的能量，因此出现在可见光谱的蓝绿色部分。红宝石和氩激光光束很少地被水吸收，但被血液色原体血红蛋白强烈吸收。这样，红宝石和氩激光能很少被非着色的组织(如眼角膜，透镜以及玻璃体)吸收，但是较好地被着色的视网膜吸收，其然后在此发生热作用。已在外科手术中采用的另一种激光类型是二氧化碳(CO2)气体激光，其发射强烈地被水吸收的光束。CO2激光的波长为10.6微米，因此位于电磁光谱的不可见远红外区，并且不依赖于组织颜色被所有具有高水含量的软组织吸收。这样，CO2激光构成了一个良好的外科解剖刀和汽化器。因为它完全被吸收，所以其穿透的深度浅，就所治疗的组织表面而言可被精确地控制。因此，CO2激光非常适合用于各种外科方法中，其中其对蒸发或者凝结无色组织是必需的，对邻近组织具有的最小的热破坏。另一个得到广泛利用的激光是钕涂布的钇-铝-石榴石(NdYAG)激光。NdYAG激光在电磁光谱的近红外区中其1,320纳米第二波长处具有作用的良好方式。NdYAG光发射被血液吸收的程度高于被水吸收的程度，这使得其在凝结大的出血脉管上有用。在1,320纳米的NdYAG激光已通过内窥镜发射来治疗各种胃肠流血损伤，如食管的脉管曲张、消化器官溃疡以及动静脉异常。这样的激光能的应用非常适合于需要高能热作用的场合(如组织汽化、组织烧灼、凝结)和作为外科手术刀。下列美国专利公开了通过激光辐射治疗处理活组织的仪器和方法3,456,651 3,720,213 4,141,3624,144,8884,367,729 4,561,4404,573,4654,589,404 4,601,2884,604,9924,672,969 4,692,9244,705,0364,931,053 4,966,144三个专利Dew，4,672,969.00；L Esperance，Jr.4,931,053.00(1990年6月5日申请)；和Rochkind等4,966,144.00(1990年10月30日申请)充分描述了现有技术，这一现有技术教导了在某些特定的应用中使用激光能。Dew公开了一种激光(具体地说是在1,320纳米的第二波长下进行操作的NdYAG激光)的用途。Dew公开了NdYAG激光通常在1,060纳米进行操作。Dew专利的目的是使用激光使得创伤闭合和重构生物组织。激光能转化成热，热最终将组织断裂成充当″生物粘合剂″的胶原成份。L Esperance教导了用于可见红或低红外与极端低能激光照射组织中的两种激光光束的利用。L Esperanc教导了使用氦-氖或者氪激光。L Esperance所使用的波长是传送15毫瓦输出功率的610-660纳米。Rochkind(1990年10月30日申请)使用连续的或不连续的寿命(life)，但描述了在632纳米(具有16毫瓦/cm2强度)进行操作的氦-氖激光或者产生465或520纳米(具有约40毫瓦/cm2光强度)的氩型激光。此外，Rochkind描述了实现专利技术所寻求的方法的两步法；在外科手术期间打开和暴露组织时进行第一次处理，在缝合后进行第二次处理。专利技术目的已在非常低功率(典型地完全在100毫瓦以下)水平上尝试了用于刺激软组织以减少疼痛和发炎，刺激微循环以减少愈合时间之目的的常规激光的使用。尽管已取得某些治疗益处，但治疗时间长得不可接受。因此，本专利技术的目的是提供为了治疗目的安全有效地将反应性激光施用于活组织而不需将所说组织暴露在破坏性的热作用下的方法，所述的治疗目的例如以较高水平的功率减少疼痛、减少发炎，和通过刺激微循环促进组织愈合。这一方法缩短了本领域已知的治疗时间。专利技术概述已发现本专利技术的方法在不将所说活组织暴露在破坏性的热作用下减少软组织疼痛、减少发炎和通过刺激微循环促进组织愈合，所述方法使用100毫瓦到800毫瓦范围内低水平反应性激光系统，用NdYAG激光在1,064纳米的基础波长下产生的光能以脉冲或连续方式进行。在另一种方法中，光能是由1,055纳米波长的钕涂布的钇-锂-氟化物(NdYLF)激光产生的，或者由在1,000至1,150纳米优选波长范围内的某些其它激光产生的。在波长和功率组织耗散水平上用光能照射活组织，以便产生被吸收和被转化成热的光能的量在足以将所照射的组织的平均温度提高到基础体温之上的最小吸收率所限定的范围内，但低于组织转化成胶原物质时的吸收率。小心控制波长、位点、光束大小、功率、暴露时间，以便在所照射的组织中产生明显的热作用，但该作用是有限的以避免热作用产生的组织损伤。没有所引用的现有技术教导了本专利技术。如本说明书所提出的，NdYAG激光在其1,064纳米的基本波长(具有80-100毫瓦的功率)下进行操作。或者NdYLF激光在1,055纳米的波长(具有相同的功率范围)下进行操作。L Esperance和Rochkind都没有教导以这种特定的方式使用NdYAG激光。L Esperance和Roch本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治疗活体生物组织小治疗区而不需将所说组织暴露在损伤性热作用下的方法，所说的方法包括：用一种低水平反应性激光产生连续的光能辐射，该辐射具有在电磁光谱近红外区范围内的波长，其输出功率在约１００毫瓦到约８００毫瓦的范围内，和将所说 的连续的光能辐射聚焦在所说的小治疗区，以使在所照射的组织中吸收和转化成热的比率在足以使被辐射组织的平均温度提高到活体基础体温水平之上的最小比率与低于所照射的组织转化成胶原物质时的比率的最大比率之间的范围内，其中所说的光能辐射在所照射的组织位点上的密度在约１．０焦耳／ｃｍ↑［２］到约１５焦耳／ｃｍ↑［２］的范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ比林格，
申请(专利权)人：激光生物治疗公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]