[发明专利]优化选择性光热解的方法和装置

说明书

本发明涉及一种选择性光热解手术系统，包括：可调谐光源，产生手术脉冲光束、温度感测光束、或既产生手术脉冲光束又产生温度感测光束；患者接口，具有光传导单元用于将光束传导至组织表面；超声探测器，可获取由光束激发的光声信号；以及位于可调谐光源中的控制系统，可从超声探测器获取信息，分析信息，并控制光束的生成以优化手术结果。

技术领域

本发明涉及外科手术技术，装置和方法。该发明包括用于选择性光热解手术(SP)的外科手术技术、装置和方法。其中的部分技术可以被应用于包括高强度聚焦超声治疗在内的其他一些对受损伤组织进行加热的外科手术系统。

背景技术

根据安德森和帕里希于1983年发表在科学杂志的论文里的描述，SP利用短的激光脉冲，在不需要将激光微束对准手术目标的情况下，控制光吸收组织周围的组织的热损伤或机械损伤。选择性光热解技术不仅只对准血管内、皮肤内、视网膜内、以及其他人体组织内的天然吸收体，如果具有可调谐脉冲和细胞特异性染剂输送系统的话，还能对准被标记了的单个细胞及其超微结构。选择性光热解激光手术具有两个独特的特征，大面积手术区域以及短的手术激光脉冲，能够将大部分的激光脉冲能量沉积在手术目标上。因此，在大面积手术区域内的非手术目标在进行选择性光热解手术后还能保持健康，而所有手术目标均已被破坏。相反地，非选择性光热解技术类的激光手术，包括利用连续波(CW)对手术目标进行光凝而不限制受损区域的激光手术，以及利用低能量激光束和高能量激光束进行非选择性地蒸发或升华所有被照射的组织或所有位于激光束聚焦的组织的激光手术。常见的非选择性光热解示例包括利用CW激光进行的光热癌症疗法、借助激光的原位角膜磨削眼部手术以及借助飞秒激光的白内障手术。常见的SP激光手术示例包括血管畸形的激光治疗、一些视网膜光凝激光手术以及一些外表的激光手术，例如纹身的激光去除。

发明内容

技术问题

选择性光热解激光手术的技术挑战包括：最大化外科手术目标相对于组织中天然吸收体的激光能量沉积比例，将激光能量沉积限制在外科手术目标中，优化激光脉冲能量。未经优化的选择性光热解手术激光参数与不令人满意的激光手术结果总是密切相关的。尽管勉强接受的选择性光热解手术结果已经存在了几十年来，现有技术始终没有提供一个好的解决方案。

问题解决方案

本发明涉及优化选择性光热解外科手术技术，装置和方法。其中的一些技术能被应用于一般的对组织内肿瘤加热的手术系统，包括高强度聚焦超声治疗。在本文档里使用的可调谐光源意指能调节光的中心波长或者光脉冲宽度或者光脉冲能量或者同时调节以上多个参数的光源。

在一个方案中，一个基于脉冲光源的选择性光热解外科系统包括一个可调谐脉冲光源，在其控制系统的控制下产生脉冲的外科手术光束；以及一个可以操作以与手术目标组织接触的病患接口。该病患接口包括一个光传导单元，一个光声检测器，以及一个接口媒介。该光传导单元能改造光束轮廓，通过一个关节臂来输送光，调节光束直径，将光束通过接口媒介输送至等待外科手术的组织表面。该脉冲光束激发光声波，该光声波通过接口媒介传播，并被光声检测器探测到。被探测到的光声信号被控制系统数字化并分析以生成具有最优中心波长或最优光脉冲能量或二者皆有的手术光脉冲，以实现最优选择性光热解外科手术。

在另一个方案中，一个基于脉冲光源的选择性光热解手术系统包括：可调谐脉冲光源，在控制系统的控制下产生脉冲的外科手术光束和脉冲的或可调节的温度敏感性光束中的至少一个；以及可以操作以与手术目标组织接触的病患接口。该病患接口包括光传导单元、声波检测器、以及接口媒介。该光传导单元能改造光束轮廓，通过关节臂来传输光束，调节光束直径，将光束通过接口媒介输送至等待外科手术的组织表面。该光束能激发光声波，该光声波通过接口媒介传播，并被光声检测器探测。被探测到的光声信号被控制系统数字化并分析，以生成具有最优中心波长、最优脉冲宽度、和最优光脉冲能量中至少一个的手术光脉冲，以实现最优选择性光热解外科手术。