多束激光治疗设备制造技术

本发明专利技术的实施方式包括用于激光伤口愈合的治疗设备和相应的治疗方法，该设备和方法利用施加于人体组织处的多个激光类型和激光波长的同时作用。治疗设备通常包括激光系统以及耦接至激光系统的机头。机头被设计为使得一个或多个激光束以相对小的束斑和相对高的功率电平被施加，并且由具有相对低的功率电平的另一个激光束的相对大的束斑包围。在优选的实施中，机头被适于促进第一激光束和第二激光束与第三激光束一起发射，与第一激光束和第二激光束相比第三激光束以不同的空间分布传送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的引证本申请要求于2014年1月31日提交的美国临时申请第US 61/934,599号、标题为“多束激光处理设备”的优先权，其全部内容通过引证结合于此。
本专利技术的实施方式主要涉及医疗激光系统，并且更具体地，涉及用于多束激光治疗的设备和方法，在多束激光治疗中，组织部位被同时暴露于不同的激光类型和激光波长，以达到改进的治疗效果。
技术介绍
激光已应用于各种医疗和牙科治疗过程中，其中一些最常见的操作包括组织的切割、消融、消毒或者其他治疗。根据激光发射的具体波长、输出功率、脉冲宽度以及目标组织的吸收率，可以切割和消融从软组织(诸如肌肉和皮肤)到硬组织(诸如牙齿和骨骼)的不同生物材料。输出功率水平高达几十瓦的激光系统可以用于这些应用，尽管输出功率水平在10毫瓦范围内的低功率激光系统可以用于杀菌应用、组织生物刺激应用、低光照疗法(low-level light therapy)以及其他非组织破坏性应用。常规激光系统通常包括三个主要部分：生成激光的激光器介质；电源，将能量以激活激光器介质以发射相干光所需的形式传送给激光器介质；以及光学腔或者谐振器，会聚光以激励激光辐射的发射。根据所用的激光器介质的类型，介质是否包括一种或多种气体、化学物质、染料、金属蒸汽以及激光器是固态还是半导体等，激光发射可在从紫外波长、可见光波长到红外波长的范围内。在高输出功率外科激光应用中，经常使用固态型激光器，其中激光器介质包括固体基晶体(solid host crystalline)或者包括含有至少一种掺杂剂材料的玻璃结构。具体的掺杂剂材料和对应的发射波长在本领域内是公知的。例如，在硬组织和软组织消融应用中，经常利用发射波长约为1.064μm的掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器、发射波长为2.94μm的掺铒钇铝石榴石(Er:YAG)激光器以及掺钬钇铝石榴石(Ho:YAG)激光器。此外，掺铒铬钇钪镓石榴石(Er,Cr:YSGG)激光器已成功用在在医疗应用中。其他利用气体诸如二氧化碳、氩气、铜蒸汽激光以及准分子介质(例如，使用稀有气体卤化物)的激光器介质也已成功使用。在典型的激光系统操作期间，利用光泵(诸如生成持续时间短、强、非相干、全光谱光的闪光灯)将激光器介质(例如掺杂的固态基结构)激发到粒子数反转态。在粒子数反转态中，高能量状态的原子多于较低能量状态的原子。除了闪光灯，还可以使用电驱动二极管激光器。激光器介质布置在限定光学谐振器的两个或多个反射镜之间。随着反射镜的每一次反射，光进一步由光泵激励，导致其放大。反射镜中的一个是部分反射镜(其允许放大的光中的一些作为激光发射射出腔体)，并且还可以称为输出耦合器。激光输出通常通过注入Q切换这样的技术来脉冲化，可以导致显著更高的瞬时激光功率输出，并且连续或准连续操作也是可能的。激光二极管还可以用于医疗应用中。类似于操作发光二极管，激光二极管包括p层和n层，活性光子发射层在p层和n层之间。类似于固态激光器，存在一个或多个反射器以及输出耦合器，所有这些都合并到半导体组件内，使得电流提供激励以达到粒子数反转态。适合于外科应用的常规激光装置通常包括上述激光能量源和耦接至激光能量源的单独的机头，其可由操作者手动操作。在基本实施中，机头包括与波导和激光能量源光通信的尖端。尖端将发射的激光引导至目标组织部位上，并且不同的形状配置可以产生不同的输出分布(output profile)，包括简单的圆形图案。激光发射可以以使操作者接触目标组织部位时的灵活性和舒适性最大化的任何角度而被引导。使用不同的反射器设置，光学路径可以从连接电缆和机头轴偏置。如以上简要提到的，切割和消融功效很大程度上取决于发射的波长和目标组织对具体波长的吸收率。进一步，发射的强度以及脉冲的持续时间必须设为确保组织不沸腾(boil)或者蒸发(vaporize)，沸腾或者蒸发会导致更大的损伤和出血。随着利用激光发射的辐射，消融的组织区域由碳化区、液泡松散开的区、凝固区以及可逆地热损伤区包围。由于可以切割组织而不流血，凝固区的形成以及所导致的止血是有优势的。为了获得给周围组织带来最少量损伤的最佳结果，必须对于每一个临床应用优化激光发射参数。尽管还知道不包括激光发射的补充特征，但大多数激光治疗设备因此专用于一种操作。例如，水供应管线和空气供应管线可以合并到机头内，以将水和空气传送到目标组织区域。这使目标组织冷却并且促进去除碎片。为了进一步辅助碎片的去除，可以结合真空管线。使用水和空气来提高功效不限于这些目的，并且已开发可替换的切割机制，通过该机制激光能量被引导至位于远离目标组织部位的空间体积内的原子化流体颗粒的分布，并且该机制公开在例如申请人Rizoui的美国专利第5741247号中，其公开内容通过引用结合于此。激光能量被理解为与原子化的流体颗粒相互作用，使该流体颗粒膨胀并且将机械切割力施加到目标表面上。至于多个激光发射可以合并到单个激光系统内的程度，现存的激光系统，诸如在Freiberg美国专利第5139494号中公开的那些激光系统，涉及将单个激光导管用于接触(engaged to)多个激光能量的源的目标组织，多个激光能量的源中的每一个具有不同的治疗效果。激光源可以单独激活，并且虽然指示同时操作，激光能量源中的每一个被配置为作为己知效果的独立单元操作。可替换地，一些其他激光能量源考虑调节激光源，使能够以不同波长和不同持续时间选择激光能量的发射。因此，在本领域内需要利用同时的激光发射用于改进的激光治疗，以便获得超过独立操作这样的多个激光发射的增强的治疗能力。在本领域内还需要这样的激光治疗以在单个过程中获得改进的伤口清创、细菌减少和/或失活、生物刺激、组织消融、凝固以及生物膜破坏及其组合。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，提供了用于激光伤口愈合(laser wound healing)的治疗设备和相应的治疗方法。该设备和方法利用施加至人体组织的多个激光类型和激光波长的同时作用。治疗设备通常包括激光系统以及连接至激光系统的机头。机头被设计为使得一个或多个激光束以相对小的束斑和相对高的功率电平被施加，并且由具有相对低的功率电平的另一个激光束的相对大的束斑包围。在至少一个实施方式中，机头适于促进第一激光束和第二激光束与第三激光束一起发射。与第一激光束和第二激光束相比，第三激光束以不同的空间分布传送。在一些实施方式中，机头可以以多种不同的配置中的任一种来设置。在一个实施方式中，机头通常包括相对长的中心波导，中心波导适于与表面(诸如对象组织)接触或者非常接近其表面操作的同时，促进第一激光束和第二激光束的传送或者发射。在一些实施方式中，第三激光束可以通过不同的波导传送到组织，并且可以有效地包围中心波导的施加区域。鉴于此，在一些实施方式中，第一激光束和第二激光束可以以更小的中心束斑施加，同时被第三激光束包围。通过举例的方式，而并不以限制的方式，在于2013年12月31日提交的标题为双波长激光治疗设备的申请人的共同未决美国专利申请第14/587,995号中，具体描述了适合于促进至少第一激光束和第二激光束沿着共同的中心波导生成的机头构造，其公开内容通过引用结合于此。在申请人Boutoussov等的美国专利第7,292,759号、申请人Bouto本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波长激光治疗设备，包括被配置为耦接到多个激光源的机头，所述机头包括：主体，包括发射端，所述发射端包括输出端；至少一个波导，至少部分位于所述主体内，所述至少一个波导包括至少一个输出发射表面，并且被配置为发射由所述多个激光源生成的多个激光束；以及其中，所述机头被配置为发射包括第一激光束和第二激光束的聚集发射；以及其中，所述机头被配置为将所述聚集发射投射为表面上的第一束斑，所述第一束斑与从所述机头发射的第三激光束形成的第二束斑至少部分重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 US 61/934,5991.一种多波长激光治疗设备，包括被配置为耦接到多个激光源的机头，所述机头包括：主体，包括发射端，所述发射端包括输出端；至少一个波导，至少部分位于所述主体内，所述至少一个波导包括至少一个输出发射表面，并且被配置为发射由所述多个激光源生成的多个激光束；以及其中，所述机头被配置为发射包括第一激光束和第二激光束的聚集发射；以及其中，所述机头被配置为将所述聚集发射投射为表面上的第一束斑，所述第一束斑与从所述机头发射的第三激光束形成的第二束斑至少部分重叠。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发射端包括大致圆柱形的配置。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个波导包括从所述发射端突出并且远离所述主体延伸的远端部。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个波导包括具有大致圆形的截面的中心波导，并且所述远端部与由所述发射端的中心部分限定的轴重合。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个波导包括位于所述主体中、至少部分地包围所述中心波导的至少一个外围波导。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述至少一个外围波导位于所述中心波导的外部边缘与所述主体的外表面之间的所述主体中。7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个波导包括多个外围波导，且所述中心波导被定位为与所述多个外围波导同心。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述多个外围波导基本上均等间隔开。9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述多个外围波导中的至少一些彼此不均等间隔开。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述机头被配置为从所述输出端的外部发射表面发射至少所述第一激光束和所述第二激光束。11.根据权利要求5所述的设备，其中，所述机头被配置为从所述至少一个外围波导发射至少所述第三激光束。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个波导包括光学窗口。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述光学窗口位于所述主体的凹槽内。14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外部发射表面与所述发射端基本上齐平或者连续。15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述机头被配置为通过所述光学窗口发射至少三个激光束，所述至少三个激光束被配置为形成所述第一束斑和所述第二束斑。16.一种用于目标组织部位的激光治疗的方法，所述方法包括：将第一激光发射施加到所述目标组织部位，单独的所述第一激光发射在所述目标组织部位上具有第一治疗效果；将第二激光发射施加到所述目标组织部位，在施加所述第一激光发射的预设时间段内施加所述第二激光发射，在所述预定时间段期间，所述目标组织部位受到来自所述第一激光发射的所述第一治疗效果；以及将第三激光发射与所述第一激光发射同时施加到所述目标组织部位，单独的所述第三激光发射在所述目标组织部位上具有第三治疗效果；以及其中，所述第一激光发射、所述第二激光发射以及所述第三激光发射中的每一个由相应的一组束特性所限定，所述束特性之一是空间分布，所述第一激光发射的第一空间分布与所述第二激光发射的第二空间分布基本上相同，并且所述第三激光发射的第三空间分布大于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：德米特里·布图索夫，弗拉迪米尔·内奇泰洛，阿马多·卡里诺，
申请(专利权)人：百奥拉赛公司，
类型：发明
国别省市：美国;US