ЛАЗЕРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Полезная модель относится к медицине и может быть использована в хирургии, нейрохирургии, неврологии, онкологии, дерматологии, гинекологии, отоларингологии, стоматологии, и др. областях, например, для формирования лазерных каналов, резки ткани, удаления папиллом и др. образований.
Известно устройство для лазерной хирургии, содержащее лазер и систему подведения лазерного излучения, выполненную в виде шарнирного оптического волокна (а.с. СССР №936932, опубликовано 23.06.1982). Недостатком известного устройства является то, что шарнирное оптическое волокно не позволяет использовать устройство для выполнения точных хирургических и эндоскопических манипуляций.
Известна лазерная эндоскопическая установка Cilas YM-101 (Франция), излучение которой передается по кварцевому волокну (Лазеры в хирургии, под ред. O.K.Скобелкина, М: Медицина, 1989, с.24-26). Установка состоит из мощного импульсного генератора лазерного излучения, котировочного гелий-неонового лазера, узла ввода в оптическое волокно и оптического волокна. Недостатком известного устройства является то, что в ней используется излучение Nd:YAG лазера с длиной волны 1,06 мкм, которое плохо поглощается в тканях, что зачастую приводит к нежелательному перегреву ткани, низкой эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани.
1
Известен лазерный скальпель-коагуллятор ЛС-097 (ИРЭ-Полюс, РФ, http:// www.ntoire-polus.ru), выбранный в качестве прототипа. Установка состоит из мощного полупроводникового генератора лазерного излучения, узла ввода в оптическое волокно и оптического волокна. Недостатком известного устройства является то, что.в.ней-ш* используется излучение с длиной волны 0,97 мкм, которое недостаточно хорошо поглощается в тканях, что зачастую приводит к нежелательному перегреву ткани, низкой эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани.
Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение нежелательного перегрева ткани и повышение эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани.
Поставленная задача решается лазерным инструментом, который состоит из генератора лазерного излучения, узла ввода в оптическое волокно и оптического волокна, снабженного поглощающим покрытием на рабочем торце.
Заявителями проведены эксперименты по воздействию на различные ткани лазерным изучением с помощью оптического волокна, снабженного поглощающим покрытием на рабочем торце. Показано (Чудновский В.М., Буланов В.А., Юсупов В.И. и др. Экспериментальное обоснование лазерного пункционного лечения остеохондроза позвоночника // Лазерная медицина. 2010. Т.14. B.1. С. 30-34; В. Чудновский, В. Буланов, В. Юсупов. Лазерное индуцирование акустогидродинамических эффектов в хирургии // Фотоника. 2010. №1. С. 30-36), что в ткани вследствие контакта разогретого поглощающего покрытия с водонасыщенной тканью происходят мощные гидродинамические процессы, сопровождающиеся генерацией многочисленных парогазовых пузырьков (V.I.Yusupov, V.M.Chudnovskii, and V.N.Bagratashvili. Laser-Induced Hydrodynamics in Water-Saturated Biotissues. 1. Generation of Bubbles in Liquid // Laser Physics. 2010.V. 20. №7. P. 1641-1647). Развивающиеся процессы взрывного кипения и кавитационного схлопывания пузырьков вблизи поглощающего покрытия приводят к генерации мощных акустических колебаний ударного типа, которые оказывают сильное воздействие на ткань, в частности, приводя к ее микроразрывам. В результате эффективность резки ткани, формирования лазерных каналов и удаления участков ткани резко повышается. При этом из-за более быстрого выполнения процедуры и в результате того, что значительная часть лазерного излучения поглощается поглощающим покрытием, нежелательный перегрев ткани существенно уменьшается.
На фиг.1 представлена блок схема заявляемого устройства.
Лазерный инструмент состоит из генератора (1) лазерного излучения, узла ввода (2) в оптическое волокно и оптического волокна (3), снабженного поглощающим покрытием (4) на рабочем торце.
Достижение заявленного технического результата, а именно, уменьшение нежелательного перегрева ткани и повышения эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани происходит за счет добавления поглощающего покрытия (4), что приводит при контакте с тканью в результате разогрева поглощающего покрытия (4) к генерации пузырьков и гидродинамических и акустических процессов, способствующих усилению воздействия на ткань. Технически это достигается добавлением к рабочему торцу оптического волокна (3) поглощающего покрытия (4).
Лазерный инструмент работает следующим образом. Излучение от генератора (1) лазерного излучения через узел ввода (2) в оптическое волокно попадает в оптическое волокно (3) и через него на поглощающее покрытие (4), расположенное на рабочем торце волокна. В результате поглощения лазерного излучения в поглощающем покрытии (4) оно разогревается до высоких температур, что при контакте с водонасыщенной тканью и обеспечивает генерацию описанных выше процессов, приводящих к повышению эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани. За счет поглощения лазерного излучения поглощающим покрытием (4) значительно уменьшается воздействие непосредственно лазерного излучения на глубинные слои ткани, что приводит вкупе с сокращением времени воздействия на ткань к уменьшению нежелательного перегрева ткани.
В отличие от прототипа, в данном случае на ткань воздействует не непосредственно само излучение, выходящее с торца оптического волокна, а разогретое лазерным излучением поглощающее покрытие, что приводит к уменьшению нежелательного перегрева ткани и повышению эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани за счет генерации пузырьков и мощных акусто-гидродинамических процессов вблизи рабочего торца оптического волокна.
Конкретное аппаратурное оформление заявляемого устройства, а именно, генератор лазерного излучения, узел ввода в оптическое волокно и оптическое волокно являются стандартными и их характеристики зависят от поставленной задачи. В качестве генератора лазерного излучения может быть применены практически любые лазерные аппараты с длиной волны в видимой или инфракрасной области спектра, излучающие непрерывное или импульсное излучение с мощностью от 0.1 Вт до 100 Вт. Например, для многих медицинских приложений может использоваться лазерный скальпель-коагуллятор ЛС-097 (ИРЭ-Полюс, РФ) с длиной волны 0.97 мкм, снабженный кварцевым оптическим волокном с диаметром по кварцу 400 мкм. Поглощающее покрытие может быть выполнено путем нанесения поглощающего вещества на рабочий торец оптического волокна с помощью напыления, химическим, механическим или другим способом. Так, например, поглощающее покрытие можно сформировать путем кратковременного (около 1 с) контакта рабочего торца оптического волокна с деревянным бруском при включенной мощности лазерного излучения. При этом в результате сгорания ткани рабочий торец покрывается тонким слоем углерода. Такое покрытие хорошо поглощает лазерное излучение.
Проведенные исследования на различных биологических тканях показали высокую эффективность лазерного инструмента. Так, например, за счет нанесения поглощающего покрытия на рабочий торец оптического волокна описанным выше способом время формирования лазерных каналов в биоткани сокращается в несколько раз. При этом стенки сформированных лазерных каналов остаются практически не обугленными. Гистологические исследования показывают, что термическое поражение ткани вблизи лазерных каналов по сравнению с лазерными каналами, сформированными без использования поглощающего покрытия, существенно ниже.
Исследования показали, что в случае воздействия на ткань с низким содержанием воды эффективность возрастает при добавлении в область воздействия воды или водных растворов. В некоторых случаях эффективность возрастает при использовании импульсных режимов лазерного излучения, что объясняется усилением кавитационных процессов.
Таким образом, за счет добавления поглощающего покрытия, которое разогревается в результате поглощения в нем лазерного излучения, при контакте разогретого поглощающего покрытия с тканью происходит генерация пузырьков и мощных акусто-гидродинамических процессов, что приводит к значительному усилению воздействия на ткань, уменьшению нежелательного перегрева ткани и повышению эффективности при резке ткани, формировании лазерных каналов или удалении участков ткани.