[发明专利]激光外科装置及其使用方法

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及医疗激光器，特别涉及一种在皮肤病领域中的激光外科装置和它的使用方法。

本发明的技术背景

许多激光装置已在现代皮肤病学中使用，以便修正先天的和后天的皮肤缺陷和疾病。激光装置在这个领域中迅速扩大使用的一个理由是，他们的性能符合医疗的基本条件----“不伤害”病人。

药物治疗是治疗皮肤病最普遍使用的方法，因为容易得到、简单和没有痛苦。然而，不耐药物、副作用、常见的过敏反应、以及在治疗大量小毛病过程中存在的低效率，常常使这种治疗方法不合需要。

更有效地治疗皮肤缺陷和疾病的需要使手术介入在这个医疗领域内变得十分流行。为了用外科方法治疗皮肤小毛病，医生常常被迫使用如下措施：切开接着移植，使用超声波和冷冻疗法，施加电离辐射的磁场，电凝法，使用等离子体流等等。这些外科方法是在无视大量缺陷和伤害性副作用的情况下使用的，这些缺陷和伤害性副作用包括：治疗的有害性质，拖延的恢复过程，低色素沉着的高危险性，萎缩的可能性，皮肤组织的破坏，疤痕的形成，危害包括健康部分的附近皮肤区域。当外科医生在皮肤覆盖物的特定深度处使用具有短的和固定的手术处理持续时间的局部治疗方法时，这些问题常常会得到缓和。这就是为什么激光器最近已成为治疗许多皮肤病的仪器的原因之一。

目前，具有不同波长激光照射的激光器被用于皮肤病治疗。这种激光器的例子是：准分子、红宝石、氩激光器；紫翠玉和柘榴石激光器；可调谐的半导体激光器等等。这些装置产生激光射束，这些射束具有在光谱的可见区域(0.4-0.7μm)内的波长，以及在光谱的不可见的紫外线区域(0.18-0.40μm)内的波长。例如，红外线激光器包括一组CO₂激光器(具有10.6μm的波长)，钕激光器的改进型(具有1.06μm的波长)等等。这些激光器是由凯德勒激光器公司生产的，并在1989年的塔西肯的“医学中的激光器”中有介绍。

尽管这些激光器可维持较短持续时间的作用和在作用平面上提供某种定位，但它们不能保证对治疗的控制，特别是对外层皮肤的穿透深度。因此，使用这种激光器不能消除诸如细胞退化的疤痕的形成和激光射束穿透进入健康皮肤区域这类消极的后果。

这是一个普通常识，即一层水不容许某种波长的光学照射通过其中。这个光谱区域通常叫做“不透明的窗口”，它包括以下波长范围：1.25-1.40；1.7-2.1；2.5-3.1和5.5-7.5微米。在这些区域内，光学照射被水和由多达百分之九十的水组成的活的细胞组织大量吸收。这种吸收导致水的迅速加热和被手术处理的活的细胞组织的汽化。在这些波长时，激光照射有一个重要性质，即，激光照射不能深度穿透基本上由水组成的活的细胞组织。结果，散射的激光射束只能在活的细胞组织的不超过15-20微米深度的范围内传播，而不会破坏附近的细胞组织。激光器的这种工作方式只有在特定水平的功率密度和能量、预定的速率和脉冲的持续时间、并且只有当所有这些特征的临时稳定性在手术过程中能够获得时才能实现。

这种已知装置中的一种是铝-钇-铒柘榴石激光器，它具有2.94μm的波长。关于这种激光器在口腔病方面的应用的最早报告公布于1989年。然而，它的性能，诸如1-2J的脉冲能量，2.94μm的波长和1Hz的脉冲速率，使医生能够利用这种激光器作皮肤病领域内的手术装置。关于这种用途的第一份报告1991年在德国和斯洛文尼亚发表。    

图1的示意图显示了这样一种装置，它包括一动力设备，一冷却设备，一激光腔和一活动连接的镜子光导设备。由于激光射束在活动连接的镜子光导设备上的多次反射，装置的效率相当低，在2.94μm波长时不超过百分之六十。这使得它必须维持在2.5-3.0J水平的激光照射能量输入和在300W的动力设备的工作功率。自然地，这样高功率的激光器必需具有非常有效的冷却系统。因此，在该现有技术里提供了一种特制的水冷却系统。由此，该装置的重量有70kgs，而整体尺寸有0.5m³。这样大的重量和尺寸，以及激光射束性能的不稳定性，大大地限制了这种现有技术中的激光器在皮肤病治疗中的应用。

水冷却系统在该高功率的现有技术的装置中是必需的，以便使工作元件的温度保持在20±10℃范围内。当该温度范围被超过，便会在工作元件形成的热透镜效应，将会产生可观的激光射束散射，以及在被手术处理的细胞组织的焦平面上的能量损失。

解决这些问题的一条途径是制造一种更有效率的激光系统，它没有活动连接的镜子光导设备，并且只需要很低的功率。这使得用相应的空气冷却装置代替水冷却系统成为可能。这种改变最终将导致激光组件在重量和整体尺寸上的显著减少。