[发明专利]用于激光碎石的方法和装置

说明书

根据35USC 119(e)的国内优先权。

本专利申请要求Leonardo Cecchetti、Walter Cecchetti、和Wolfgang Neuberger于2008年12月2日提交的、名称为“Method and Device for Laser Lithotripsy”的美国临时专利申请序列号61/119,190，以及另外由Leonardo Cecchetti、Walter Cecchetti、和Wolfgang Neuberger于2009年12月1日提交的、名称为“Method and Device for Laser Lithotripsy”的美国序列号12/628,634的利益和优先权，上述专利均以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于激光治疗中的微创装置和方法。更具体地讲，本发明涉及基于激光辐射的碎石技术。

背景技术

结石或石块为材料(通常为在体内器官或管道中形成的矿物盐)凝结的结果。它们可通过若干机制引起多种医学疾病：

-刺激附近组织，从而导致疼痛、肿胀、和炎症。

-栓塞开口或管道，从而干扰正常流动并破坏所涉及器官的功能。

-因破坏正常流动而导致易于感染。

最普通的类型为存在于泌尿道(主要为肾脏或膀胱)内的肾脏结石(也称为肾结石)和形成于胆囊内的胆结石。

在医学中存在若干治疗结石的方法。上泌尿道中的多种结石是利用体外冲击波碎石术(ESWL)治疗的。ESWL尝试利用外部施加的、聚焦的、高强度的机械(声)脉冲打碎结石。体外碎石术对于小直径结石而言效果最佳。对于不太适合这种模式的那些结石而言，指定内窥镜治疗。内窥镜碎石术是指可观察结石并且同时施加某种形式的能量以将结石打碎成可引出或可通过的碎片。输尿管镜检查术为观察上泌尿道结石的最常用方法。作为另外一种选择，也可将经皮检查技术用于肾脏结石上。

用于内窥镜碎石机中的能量源包括超声、电动液压、和机械装置、以及各种激光。

激光碎石术首先于20世纪80年代晚期引入商业中，其基于下述事实，即脉动光能、通过光纤递送、转换成形式为空化气泡(与冲击波的产生相关)的机械能。这种机械能适用于破坏结石。其为通过待粉碎结石表面上的等离子体形成物支持的过程。将具有高峰值功率辐射的激光脉冲通过非常细的光纤传送至结石表面。如果结石或周围液体吸收辐射并且功率密度超过特定阈值，则产生等离子体形成物。通过在物质快速增长下离子化产生的等离子体产生与空化和冲击波效应相关的火花气泡。等离子体和空化现象与光热烧蚀效应相关；等离子体气泡的内部温度具有数千度，并且空化效应的存在与通过冲击波产生的典型噪声相关。

所使用的第一激光为脉冲-染料激光，其发射穿过光学石英纤维递送的504nm的光。该激光为非热激光，其在纤维尖端与结石之间产生等离子体，从而利用光声效应打碎结石。例如，在美国专利号5,071,422中，Watson等人公开了利用脉冲-染料激光治疗结石、石块、和钙化组织的方法。但是如果染料激光辐射未被结石吸收，将不会产生等离子形成物并且激光碎石术将为无效的。由于使用脉冲-染料激光源，通常需要频繁的维护，因为该源不是固态激光器。

作为另外一种选择，翠绿宝石激光器已用于碎石，其发射极短的脉冲宽度。例如，在美国专利号5,009,658中，Damgaard-Iversen等人公开了双频激光碎石机，其发射得自翠绿宝石激光器的两个不同波长。这种激光器的使用因在其波长范围内的不利吸收而造成不良结果。

已使用Nd:YAG激光器获得了良好结果。例如，在美国专利号4,960,108中，Reichel使用清洗金属化合物的液体，其被递送到靶结石周围并且利用Nd:YAG激光器照射。然而，该技术与其他激光技术相比缺乏精确性。由于需要使用高峰值功率，因此另一个缺陷在于，如果纤维的远端与结石相接触则其可被损坏。