2940nmEr：YAG激光血管斑块消融仪制造技术

本发明专利技术涉及一种用于心血管斑块消融的治疗仪。利用Er：YAG发射的2940nm激光能被含水生物组织强烈吸收的特点，汽化心血管斑块，取代现在临床上采用的笨重昂贵进口的氯化氙准分子激光。极大的减轻我国近一亿心血管和肢体血管狭窄病人的医疗负担，也可极大地减轻国家的医保开支。防止美国在重大医疗设备上卡我们的脖子。脖子。脖子。

【技术实现步骤摘要】
2940nmEr：YAG激光血管斑块消融仪


[0001]本专利技术涉及光基医疗器械，具体涉及一种2940nm鉺激光用于心血管斑块消融仪，属于国际专利分类A61B18/00“向人体或从人体传递非机械形式能量的外科器械、装置或方法”


技术介绍

[0002]冠状动脉内沉积的粥样斑块，严重阻塞心血管内的血液流通，造成心肌缺血，心绞痛，甚至心肌梗死。目前心血管病已成为我国城乡居民首要死亡原因，最新统计数据显示，心血管病占农村居民死亡原因的44.8％，占城市居民死亡原因的41.9％，均位列第一。它是比癌症更严重危害人类健康的重大疾病。据网上资料，我国现有4000多万心血管病人，如果加上颈动脉斑块和下肢血管狭窄的病人，将近上亿。伴随人民生活水平的提高，这一数字还会上升。
[0003]目前治疗心血管狭窄的办法之一是把严重堵塞的一段血管用人造的或别处切取的好的血管做一个旁路，称为心血管搭桥。这需要大的开胸手术。另一种办法是将最前端带有一个可以充气的气囊导管通过血管进到斑块的狭窄处，然后充气扩张，把狭窄的血管撑大，甚至在狭窄处放一个支架，防止斑块的回缩。如附图 1所示。
[0004]但这种办法对许多病人，如因斑块位置和血管形状不合适，或因堵塞严重或斑块硬化，气囊无法进入或无法撑开，在这些情况下，上述方法是不适用的。尤其是冠状动脉内形成血栓的，一旦血栓进入血管的其他部位会造成新的堵塞，尤其是进入脑血管更加危险。由于斑块并没有被清除，即便放了所谓药物支架，也只是延缓新的狭窄的形成。于是人们专利技术了通过光导纤维将激光通到斑块上，将斑块汽化消融。汽化消融后的颗粒一般小于10微米，造成新的血管堵塞的可能性极低
(7)
。现在国内外普遍接受的用于斑块消融的激光器是XeCl(氯化氙)准分子激光。氯就是食盐氯化钠中的氯，氙是惰性气体。正常状态下它们是不会化合在一起的。但在高压放电的状况下，二者会被电离，短暂的形成氯化氙准分子。所以称为准分子，是因为它们很快就会自动分开，回到原子状态。在它们分开时，会发射激光。发射激光的波长为308纳米。我们人眼能看到的最短波长约为430 纳米。308纳米属于人眼看不到的紫外光。它们单个光子能量很高，可以把有机蛋白，核酸的价键打开，因此可以消融动脉粥样斑块。人们常称其为光化学作用。然而这种准分子激光器制造难度很高，输出不稳定，由于高压放电电极材料的挥发，使气体纯度降低，输出能量就随之降低，这就需要重新更换新的氯和氙气。国产的器件至今不过关，从国外进口，一台需要近千万元人民币。请国外人员来修，花费也很高。据网上报道，仅在北京有安贞医院，北医三院，阜外医院，宣武医院，清华长庚医院开展了准分子激光消融心血管斑块的治疗。我国目前有超过4000万的心血管患者，如果都采用国外进口的昂贵设备，那需要花天文数字的外汇，老百姓需要花费巨额的医疗费用，国家也需庞大的医保开支。这种高端医疗设备依赖进口的局面到了必须改变的时候了！
[0005]在上世纪80
‑
90年代，国外寻找消融心血管斑块的激光器时，有两个并行的方向：
一个是像氯化氙一类的发射紫外线的准分子激光；另一类就是利用水吸收的中红外激光。如钬激光，波长2100纳米；鉺激光，波长2940纳米。因为所有生物组织内，包括牙釉质和牙本质以及所有骨骼都含有水，粥样斑块甚至钙化的硬斑块也包含了大量的水。水吸收了这些中红外激光后发热汽化，使斑块消融。由于在上世纪80
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90年代，紫外激光可以通过已经很成熟的石英光纤传输，鉺激光2940纳米根本透不过石英光纤，所以当年不论离体试验，还是临床试验，大多数是钬激光。在1996年的一篇报告中说，总共120例病人，129处因斑块狭窄病灶，其中包括部分伴有血栓的病人(不适宜气囊扩张)，用钬激光消融均取得成功。钬激光虽然也能通过石英光纤，但已到了透射曲线的边沿，损耗较大。加之水对2100nm的吸收系数低，脉宽也是上百微秒，对周围正常组织损伤大，所以在以后的临床竞争中准分子激光占了上风。

技术实现思路

[0006]1.用固体Er：YAG 2940nm激光代替308nm氯化氙准分子激光做血管斑快消融
[0007]我们要研发的是鉺激光。一个原因是由于中红外通信的需要，促成了中红外光纤的发展。今天已经有了可以高效传输2940纳米的氟化物及硫化物玻璃光纤 (ZLBAN)以及白宝石光纤，能传输2940,2780nm能量＞1j/脉冲，连续功率＞100w. 每米透过率＞96％.国内外都已有商品出售。这为利用2940纳米鉺激光消融心血管斑块提供了良好的前提。
[0008]从原理上讲，激光进入生物组织后，不再像空气中那样直线传播，而是被组织吸收与散射。与生物组织地作用，主要决定三大因素：组织对所用波长激光的吸收系数α(cm
‑
1)。吸收越强，进入组织后激光衰减越快，穿透越浅。另一大因素是激光作用时间，对脉冲激光就是激光脉冲宽度Δτ。脉宽越窄，作用时间越短，穿透就越浅。第三是激光脉冲作用点面积除以脉冲能量，即能量密度(J/cm2)。能量密度被脉宽除，就是激光的功率密度。附图2给出20℃纯水的吸收系数，穿透深度与波长的关系。表1给出水与含水生物组织对不同波长激光的吸收系数值。
[0009]从表1可以看出含水生物组织对从CO2(10.6μm)到Er：YLF(掺鉺氟化钇锂，波长1.73μm)的中红外波段的吸收，主要是因为生物组织中水的吸收造成的。由于Er：YAG的2.94微米波长处于水的吸收峰附近，故其吸收系数高达2700cm
‑1的最高值。从Nd：YAG的1.06微米到氩激光，在近红外和可见光波段，除了生物组织中的特定色基如血红素，血朴林衍生物外，水对可见光基本透明，故生物组织的吸收很低。但到了XeF，XeCl以后的准分子激光发射的紫外波段，由于紫外高能光子可以破坏像蛋白质，核酸等有机物分子的键合，故吸收系数又出现上升。从表1看出Er：YAG，Ho：YAG，XeCl的吸收系数分别为2700，35，200(cm
‑1)。在上世纪80
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90年代，国外发表的使用中红外激光做斑块消融多是钬激光。如果使用鉺激光(在当时不能用石英光纤传输)会明显优于钬激光，因为对2940nm，组织的吸收系数比2100nm大77倍，比XeCl 308nm也大了13.5倍。可以使用更小的能量，控制更小的周边热损伤范围。安全性更好。在国外发表的大量用 Er：YAG，2940nm激光，Ho：YAG 2100nm激光消融骨骼，皮肤，动脉，角膜，巩膜及眼内晶体的各种数据比较，鉺激光远比钬激光消融阈值低，效率高，对四周的二次损伤小。与当前临床采用的308nm准分子激光对粥样斑块消融效率至少提高5
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10倍。
[0010]2.用Q开关Er：YAG激光代替长脉宽自由振荡激光
[0011]其次是激光脉宽的影响。Er：YAG激光工作一般有两种模式：包含一系列单个脉宽
约1微秒尖峰的自由振荡模式，其总宽度决定于氙灯放电的泵浦宽度，一般在70
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种消融血管斑块的新的激光光源和方法，工作物质为Er：YAG激光晶体。掺鉺密度50％。输出波长2940nm。输出激光能量30
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400mj/pulse.脉冲宽度为50ns
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250μs.重复率为1
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40Hz.低重复率采用脉冲氙灯泵浦，高重复率采用激光二极管巴条泵浦。2.根据权利要求1，对于脉宽小于2μs，激光采用Q开关方式工作，对于脉于20μs，激光采用非Q开关方式工作，由治疗需要来决定。3.为提高灯泵效率，激光电源采用IGB...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金波，
申请(专利权)人：杜金波，
类型：发明
国别省市：