Brevet FR2906091A1 — publié le 20080321

La présente invention concerne le domaine technique des appareils conçus pour assurer l'émission pulsée d'un faisceau laser destiné à être utilisé dans le domaine médical au sens général. Dans le domaine médical, le laser est utilisé principalement soit dans un mode d'incision ou de coupe, soit dans un mode de coagulation ou de cautérisation des tissus humains. L'état de la technique a proposé de nombreux types de laser à application médicale. Par exemple, le brevet EP 0 955 915 décrit un appareil laser comportant un barreau laser monté dans une cavité optique. Ce barreau laser est un cristal d'oxyde d'yttrium et d'aluminium dopé au Néodyme appelé aussi yttrium aluminium pérovskite ayant comme formule chimique Nd:YALO3. Ce barreau laser YAP ou YALO est monté contiguë à une lampe de pompage constituant une source de lumière pour le transfert d'énergie au barreau laser. Cet appareil comporte également des moyens permettant de favoriser l'émission du faisceau laser à une longueur d'onde égale à 1,34 pm. Cette lampe de pompage est alimentée par des moyens d'excitation afin qu'elle produise des impulsions de lumière intermittente. Un tel appareil laser fonctionnant à une longueur d'onde égale à 1,34 pm présente une polyvalence reconnue. A cette longueur d'onde, les tissus absorbent bien le rayonnement lumineux permettant d'obtenir aussi bien une coupe des tissus mous qu'une ablation des tissus durs. Un autre avantage de cet appareil laser concerne le fait que le faisceau est transmissible par une fibre optique biocompatible. Enfin, le barreau laser associé à une lampe de pompage excitée de manière impulsionnelle permet d'obtenir un appareil laser délivrant une puissance crête importante et adaptée à l'effet recherché sur les tissus. Même si un tel appareil laser donne satisfaction en pratique, il a été constaté dans certaines conditions d'utilisation, un échauffement des tissus situés dans l'environnement des tissus traités. Il apparaît ainsi le besoin de pouvoir optimiser les avantages du laser YAP en augmentant l'efficacité du traitement sur les tissus à traiter et en limitant l'échauffement des tissus environnants. 2906091 2 L'objet de l'invention vise donc à proposer un nouvel appareil laser comportant : -un barreau laser monté dans une cavité optique, ce barreau laser étant un cristal d'oxyde d'yttrium et d'aluminium dopé au Néodyme, 5 - des moyens de sélection pour favoriser l'émission du faisceau laser à une longueur d'onde de 1,34 dam, - une lampe de pompage montée dans la cavité optique et contiguë au barreau laser, cette lampe de pompage constituant une source de lumière pour le transfert d'énergie au barreau laser, 10 - des moyens d'excitation pour alimenter la lampe de pompage en vue qu'elle produise des impulsions de lumière intermittentes. Conformément à l'invention, les moyens d'excitation alimentent la lampe de pompage à l'aide d'un signal impulsionnel présentant une fréquence comprise entre 1 et 200 Hz, chaque impulsion étant composée d'une série d'impulsions de 15 hachage possédant une fréquence de hachage supérieure ou égale à 10 KHz, et une durée de hachage comprise entre 5 ps et 100 ps. Selon une variante de réalisation, les moyens d'excitation alimentent la lampe de pompage par un signal impulsionnel avec des impulsions de hachage possédant pour chaque impulsion, des durées différentes. 20 Avantageusement, les moyens d'excitation alimentent la lampe de pompage par un signal impulsionnel comportant pour chaque impulsion, au moins une première impulsion de hachage possédant une durée supérieure aux durées des impulsions de hachage suivantes appartenant à la même impulsion. 25 Par exemple, la durée d'au moins la première impulsion de hachage est comprise entre 80 ps et 150 ps alors que la durée des autres impulsions de hachage est comprise entre 5 ps et 80 ps. Selon une caractéristique de réalisation, les impulsions de hachage possèdent une fréquence de hachage comprise de préférence entre 10 kHz 30 et 100 kHz. 2906091 3 Selon une autre variante de réalisation, le signal impulsionnel possède une fréquence comprise de préférence entre 1 et 100 Hz, la durée de chacune des impulsions étant comprise entre 100 ps et 0,999 s. De préférence, la différence entre les valeurs de la période d'une 5 impulsion de hachage et de la durée de hachage est inférieure au temps de relaxation du barreau laser. Par exemple, la différence entre les valeurs de la période d'une impulsion de hachage et de la durée de hachage est inférieure ou égale à 100 ps. 10 Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un appareil laser conforme à l'invention. 15 Les Figures 2A et 2B sont des courbes illustrant respectivement la forme du signal d'alimentation de la lampe de pompage associée au barreau laser et du faisceau laser. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'objet de l'invention concerne un appareil laser 1 comportant un barreau laser 2 20 monté dans une cavité optique 3. Conformément à l'invention, le barreau laser 2 est un cristal d'oxyde d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme ayant comme formule chimique Nd:YALO3. Ce barreau laser est désigné également sous le nom de YALO (Yttrium aluminium oxyde) ou YAP (yttrium aluminium pérovskite). 25 Un tel barreau laser rayonne normalement à des valeurs de longueur d'onde égale à 1,07 ou 1,34 pm. L'appareil laser 1 comporte également des moyens 4, 5 de sélection pour favoriser l'émission d'un faisceau laser 6 à une longueur d'onde de 1,34 pm. Ces moyens de sélection comportent par exemple un résonateur 30 constitué de deux miroirs 4 et 5 disposés de part et d'autre du barreau laser 2. Ce résonateur 4, 5 est conçu pour sélectionner la longueur d'onde du 2906091 4 rayonnement lumineux émis par le barreau laser 2 de manière à favoriser l'émission à la longueur d'onde de 1,34 pm. Les miroirs 4 et 5 possèdent ainsi des coefficients de réflexion optimisés pour respectivement favoriser l'émission à 1,34 pm et empêcher l'émission à 1,07 dam. Le barreau laser 5 fonctionne en émission libre dite relaxée avec des impulsions de durée proche de la durée d'excitation et toute énergie laser est émise à la longueur d'onde de 1,34 pm. Le faisceau laser 6 est focalisé par l'intermédiaire d'une lentille 7 sur l'entrée d'une fibre optique 8 qui le transmet jusqu'au tissu à traiter. 10 L'appareil laser 1 comporte également une lampe de pompage 10 montée dans la cavité optique 3 de manière contiguë au barreau laser 2. Cette lampe de pompage 10 constitue ainsi une source de lumière pour le transfert d'énergie au barreau laser 2. La lampe de pompage 10 est une lampe flash ou toute autre source de lumière adaptée. 15 L'appareil laser 1 comporte également des moyens d'excitation 11 pour alimenter la lampe de pompage 10 en vue qu'elle produise des impulsions de lumière intermittente. Ces moyens d'excitation 11 comportent de manière classique, une source d'alimentation 13 à courant continu raccordée aux bornes de la lampe de pompage 10 à l'aide d'un interrupteur 20 électronique commandé 15. La commande de l'interrupteur électronique 15 permet d'assurer le fonctionnement du faisceau laser en régime impulsionnel. Un condensateur de filtrage 16 est monté en parallèle sur la lampe de pompage 10 afin de lisser le courant délivré par la source d'alimentation 13. 25 Conformément à l'invention, les moyens d'excitation 11 alimentent la lampe de pompage 10 à l'aide d'un signal impulsionnel S tel qu'illustré à la Fig. 2A. Le signal impulsionnel S est constitué par une série d'impulsions I présentant une fréquence F égale à 1/T, comprise entre 1 et 200 Hz et comprise avantageusement entre 1 et 100 Hz avec T la période d'une 30 impulsion I. La durée t de chaque impulsion I est comprise entre 100 ps et 0,999 s. 2906091 5 Conformément à l'invention, il doit être considéré que chaque impulsion I est composée d'une série d'impulsions de hachage i possédant une fréquence de hachage f égale 1/Ti supérieure ou égale à 10 KHz et de préférence comprise entre 10 kHz et 100 kHz, avec Ti, la période d'une 5 impulsion de hachage. Les impulsions de hachage i possèdent une durée de hachage ti comprise entre 5 ps et 100 ps. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la durée Ti - ti de chaque impulsion i, c'est-à-dire la différence entre les valeurs de la période Ti d'une impulsion de hachage i et de la durée de hachage ti est inférieure 10 au temps de relaxation du faisceau laser. Par exemple la durée Ti ù ti est inférieure ou égale à 100 ps. Il doit être compris que chaque impulsion I du signal de commande S est en réalité une succession d'impulsions de hachage i. Tel que cela ressort clairement de la Fig. 2B, chaque impulsion de commande I permet d'obtenir 15 une onde O du faisceau laser 6, présentant une valeur déterminée quasi-continue. Ce type de commande permet de tenir compte du temps de relaxation des tissus afin d'optimiser les actions du faisceau laser. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens d'excitation 11 alimentent la lampe de pompage par un signal impulsionnel 20 avec des impulsions de hachage i possédant pour chaque impulsion, des durées ti différentes. Selon une caractéristique préférée de réalisation, au moins la première impulsion de hachage i possède pour chaque impulsion I, une durée ti supérieure aux durées ti des autres impulsions de hachage appartenant à la même impulsion. Par exemple, pour chaque impulsion I, la 25 durée de la première impulsion de hachage i est comprise entre 80 ps et 150 ps, alors que la durée des autres impulsions de hachage i est comprise entre 5 ps et 80 ps. Une impulsion de hachage i présentant une telle durée supérieure aux impulsions de hachage i suivantes permet d'obtenir un effet anesthésiant suivi par un effet de traitement. 30 L'appareil laser 1 présente par exemple une puissance de sortie de l'ordre de 30 Watts et une puissance crête de 3 kW. 2906091 6 L'appareil laser 1 selon l'invention permet d'optimiser le compromis entre la longueur d'onde fixée à 1,34 pm, la forme de l'onde du faisceau laser et la puissance délivrée. L'appareil laser 1 selon l'invention présente ainsi une polyvalence sur l'ensemble des tissus à traiter. 5 L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil pour assurer l'émission pulsée d'un faisceau laser (6), l'appareil comportant : - un barreau laser (2) monté dans une cavité optique, ce barreau laser étant un cristal d'oxyde d'yttrium et d'aluminium dopé au Néodyme, - des moyens (4, 5) de sélection pour favoriser l'émission du faisceau laser à une longueur d'onde de 1,34 pm, -une lampe de pompage (10) montée dans la cavité optique et contiguë au barreau laser, cette lampe de pompage (10) constituant une source de lumière pour le transfert d'énergie au barreau laser, - des moyens d'excitation (11) pour alimenter la lampe de pompage (10) en vue qu'elle produise des impulsions de lumière intermittentes, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (11) alimentent la lampe de pompage (10) à l'aide d'un signal impulsionnel (S) présentant une fréquence (F) comprise entre 1 et 200 Hz, chaque impulsion (I) étant composée d'une série d'impulsions de hachage (i) possédant une fréquence de hachage (f) supérieure ou égale à 10 KHz, et une durée de hachage (ti) comprise entre 5 ps et 100 ps. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (11) alimentent la lampe de pompage (10) par un signal impulsionnel (S) avec des impulsions de hachage (i) possédant pour chaque impulsion (I), des durées (ti) différentes. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (11) alimentent la lampe de pompage (10) par un signal impulsionnel (S) comportant pour chaque impulsion (I), au moins une première impulsion de hachage (i) possédant une durée (ti) supérieure aux durées des impulsions de hachage suivantes appartenant à la même impulsion. 2906091 8 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour chaque impulsion (I), la durée d'au moins la première impulsion de hachage (i) est comprise entre 80 ps et 150 ps alors que la durée des autres impulsions de hachage est comprise entre 5 ps et 80 ps. 5 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions de hachage (i) possèdent une fréquence de hachage (f) comprise de préférence entre 10 kHz et 100 kHz. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal impulsionnel (S) possède une fréquence (F) comprise de préférence entre 1 10 et 100 Hz, la durée (t) de chacune des impulsions (I) étant comprise entre 100 ps et 0,999 s. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la différence entre les valeurs de la période (ti) d'une impulsion de hachage (i) et de la durée de hachage (ti) est inférieure au temps de relaxation du barreau laser 15 (2). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la différence entre les valeurs de la période (ti) d'une impulsion de hachage (i) et de la durée de hachage (ti) est inférieure ou égale à 100 ps.