用于处理坚硬组织的激光装置和使用所述装置的方法制造方法及图纸

一种处理坚硬组织的方法，包括以下步骤：　　　　－从半导体激光器源产生射线；　　　　－将发色剂应用到被处理的组织区域上，所述发色剂在所述激光的波长处具有高吸收性，以在所述组织的表面处具有主吸收；　　　　－通过适合的光学系统在组织表面上聚焦所述射线；　　　　－超过激光射线的能流阈值，所述能流阈值作为被处理组织的函数。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体激光装置，以及使用所述装置处理坚硬组织的方法。
技术介绍
在牙科中，通常需要作用于像釉质和牙质这样的牙齿的“坚硬组织”，以及像牙龈组织这样的所谓的“软”组织。在这两种情况中，由于激光射线在处理坚硬组织中是一种几乎无痛的工具，并且激光射线对于软组织具有优良的切割和烧灼功率，因此在近十年中激光射线已被广泛应用。数年中，为了减少麻醉剂的使用，已经提出将使用激光作为传统机械方法的替代选择，使用麻醉剂有一些禁忌症，并且这种过程使患者遭受疼痛。此外，有了适应性光学系统，就可能聚焦激光，从而将它的射线耦合进一根光纤。这就允许将激光输送到处理点。这里，如果合适，通过进一步的光学系统，就可能将激光束再聚焦到非常小的区域上，所述非常小的区域与这种操作包含的大小范围相适合，因此在被处理的表面上表现出更高的精确度。已经发展出很多技术将激光应用于牙齿的坚硬组织和软组织，由于在这两种情况中，在光学特性(作为波长的函数的吸收和扩散系数)和物理特性(热传导性，血管形成，神经和肌肉系统的分布)上有差别，因此这一点限制了要执行的操作类型(切割，缝合，牙龈物质的减少，去除龋组织，应用植入物或修补物的牙齿成型，以及其它等等)。在软组织的情况中，通过在10.6μm以连续模式操作来使用CO2激光器实施第一研究。这种激光用于减少粘膜、牙龈组织和处理牙周炎的过程中，即，将牙龈从牙齿分离，牙龈的结果是形成需要除去的开口。尽管由于所述过程的快速，已经证明这种类型的应用是有效的，然而对于它在缝合血管化组织的有效性和它在处理较大表面的均匀性中，仍然存在由于连续激光引起的加热导致的组织降解的危险。例如，US-5,020,995使用了射线波长为10.6μm的CO2激光器。所述装置应用于改变牙的软组织和坚硬组织的过程。它的主要缺陷是，一方面，在使用具有高能量，短持续时间脉冲的射线的过程中升高了组织的局部温度，另一方面如果能量减少，就要增加发生的热传播和应用的时间。另一个缺陷也是由于CO2激光器发射的射线很大程度上被水吸收，结果是它在釉质和牙质中产生切口的功率因此有限。为了避免这些缺陷，必须采取一些技术改进，所述技术改进涉及使用的能量水平和射线的持续时间和频率，这也证明了这种方法取决于明确限定的操作条件，因此这种方法非常有限。坚硬组织大多需要烧蚀类型的操作，所述操作既要消除龋组织，也要从专用修补物的角度重新塑造牙齿的形状。对牙齿，牙釉质和牙质成分的热和光学特性的研究和理解已经达到了比软组织研究稍低的先进水平。事实上，牙齿内光和热的传播的某些方面非常复杂。这与牙齿结构的各向异性相关，所述各向异性很大程度上由光定向的羟磷灰石晶体形成。在髓腔中存在的神经末梢、血管、纤维细胞和成牙质细胞使得牙齿对所述过程中产生的过热很敏感。因此，为了产生组织烧灼的高功率脉冲射线必须限制在一定时间内，以使将髓腔保持在可忍受温度上的冷却系统产生作用。已经有一些种类的激光器用于这种类型的过程。最初使用CO2激态原子激光器和YAG中的钕(Nd；YAG)激光器。以后通过引入YAG或YSGG类型中的铒(在2.94μm操作的Er:YAG，和在2.79μm操作的Er:YSGG)取得了重要的进展。US-5,554,029和US-5,456,603使用Nd:YAG和Er:YAG激光器消除牙龋。为了提高牙齿的龋部分的表面吸收，最优化它的能量，并因此允许选择性地处理被去除的部分，将这些装置与染料相结合使用来应用到牙齿的龋部分。这些系统具有操作非常复杂的局限性；此外，既然它们建立在活性介质的光抽运原理的基础上，因此它们的大小是相当可观的，并且它们的效率很低。US-6,325,791在用于牙外科的聚合合成物材料的受控聚合过程中使用二极管激光器。为了使激光波长与所述物质的最大吸收相匹配，并且从它的最内层开始完成它的聚合，该系统也使用了应用于聚合材料的染料。这种系统的优势是简化的结构，以及相对于上面考虑过的CO2激光器或Nd:YAG或Er:YAG类型的激光器而言，二极管激光器更容易处理。然而，使用这种光源可获得的波长范围是很有限的，并且这一点阻碍了在牙齿组织上的操作中使用这种系统，由于这种组织的吸收的局部最大值为3μm左右，因此不能使用这种系统。该系统因此局限于应用合成物材料的聚合，而不用于牙齿的坚硬表面的烧灼。最后，也应注意到，当为了处理像骨这样的其它坚硬组织而需要作用时，与上面对于牙齿部分注意到的问题相类似的问题也可能在其它外科领域中发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，所述方法使用半导体或二极管激光器的射线来处理坚硬组织，例如用于牙齿或骨的表面，其中组织吸收的激光射线是足够的，并且仅限于被处理的组织表面，使得不允许所述射线穿透到内部，因此导致敏感生物组织的疼痛和/或降解。在这个目标中，本专利技术的一个目的是提供一种装置，所述装置提供上面描述的方法，该方法容易操作，简洁，但同时很可靠，高效。本专利技术的另一个目的是限制现有技术所必须的高成本。在下文中将变得更明显的这个目标，以及这些和其它目的由按照权利要求1所述的方法和按照权利要求8所述的装置实现。附图说明在下文中从参照附图的下面的详细描述中，本专利技术进一步的特征和优势将变得更明显，其中唯一的附图是本专利技术装置的方框图。具体实施例方式使用半导体或二极管激光器提供的优势表现在几方面。第一，关于它的尺寸，整个二极管激光器与具有传统体系结构的激光器(YAG中的铒)相比，占用体积要小约10倍，并且轻约5倍。紧密度和较轻重量的特性使得它易于携带，因此一个单独的装置可用在医师能够工作的所有的卫生或家庭环境中。这个优势与更高的电光学效率(等于约30％)相结合，所述更高的电光学效率显著降低了电功率的消耗和冷却的需要。此外，供应商能确保大约100亿脉冲的激光器二极管，这相当于约8年的装置工作寿命。相反，晶体激光器一超过1到3年的周期范围就需要进行维护，以替换用于重新排列以及其它等等的灯和晶体。已经进行的研究显示，通过将适当功率的二极管激光器与在发射激光射线的波长处具有高吸收系数的色基相结合使用，甚至通过在组织有限吸收的波长处操作激光，也可能切割坚硬组织。为使这个过程有效，在被处理组织的表面上，照射必须超过一个给定的能流阈值。这就提供了所需的条件以允许使用用于此目的的半导体激光。此外，与在现有技术中使用的传统的固态激光器相比，这还使操作极大地简化。事实上，半导体激光器的体系机构非常简单，它由很少量的元件组成一个高电流脉冲源，一个低电压功率源，一个聚焦系统和一个适合的冷却系统。然而，传统的激光器由中压功率部分，高压灯点燃部分，一个光学共振器，一个活性介质和相应的冷却系统组成。而且，二极管激光器的另一个优势是它们的工作效率。实际上，一个半导体激光器通常的效率在因子上比光抽运激光器高5到10。此外，尽管半导体功率激光器目前的价值很高，但按照本专利技术类型的半导体激光器系统，例如为牙科所使用的，已经比传统可选的激光器便宜。半导体二极管市场增长的巨大前景趋向于显示出随着时间推移，这种方便的装置只能增长。此外，本系统的另一个优势是由大小极有限的激光二极管光源构成，所述激光二极管光源允许将光源安装在外科医生手持的机头中。事实上，在半导体激光器领域和它们微型化方面的连续发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·维洛雷西，斯特凡诺·博诺拉，
申请(专利权)人：帕多瓦大学，
类型：发明
国别省市：