УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

Изобретение относится к медицинской технике и может применяться в хирургии, терапии, дерматологии для обработки мягких и твердых тканей.
Известен многочастотный медицинский лазер, который обеспечивает выходное излучение с длиной волны близкой к 1.06 и 1.44 микрона Nd:YAG излучателя. Работа лазера основана на резонаторе с множеством вращающихся зеркал, каждое из которых селективно настраивается на множество характерных длин волн Nd:YAG кристалла  1 .
Недостатком данного лазера является сложность настройки вращающихся зеркал и низкий КПД, так как эффективность преобразования длины волны лазера невелика. Кроме того, диапазон длин волн одного излучателя, даже с учетом его гармоник невелик, что ограничивает количество биологических тканей для лечения.
Известно устройство для обработки биологических тканей лазерным излучением, содержащее внутри корпуса систему питания, систему охдаждения и систему управления двух последовательно расположенных вдоль оптической оси источников лазерного излучения, выход последнего
через затвор и фокусирующую систему оптически сопряжен со средством доставки излучения к биологической ткани, которое включает отрезок оптического волокна и наконечник. Причем в качестве первого источника лазерного излучения используется непрерывный гелий-неоновый лазер, основная функция которого своим излучением в видимом диапазоне осветить и выделить зону облучения для оператора. В качестве второго источника лазерного излучения используется мощный импульсный или неодимовый, или гольмиевый, или эрбиевый лазер  2 .
Поскольку устройство позволяет использовать либо неодимовый, либо гольмиевый, либо эрбиевый источники лазерного излучения, это расширяет область его применения. Однако основным недостатком данного устройства является невозможность быстрой замены одного лазера на другой в зависимости от типа обрабатываемой ткани.
Известен также лазерный аппарат с несколькими источниками лазерного излучения. Лазерный аппарат содержит в корпусе несколько источников лазерного излучения, которые соединены с блоком питания, блоком охлаждения и блоком управления. Излучение с оптических выходов каждого из источников лазерного излучения через систему управляемых прозрачных и полупрозрачных зеркал сводится в один оптический канал и затем через управляемый затвор и фокусирующую
/3 iff..
2 систему передается в оптико-волоконное средство доставки излучения к
ткани  3 .
Недостатком данного аппарата является сложность юстировки и большие потери лазерного излучения, обусловленные прохождением излучения через полупрозрачные зеркала. Причем эти недостатки усугубляются с увеличением числа излучателей. Кроме того, в выходных оптико-волоконных каналах при смешивании излучений с различными длинами волн и различной излучаюш;ей мош;ностью возникают значительные искажения сигналов.
Наиболее близким по технической суш;ности и достигаемому результату является устройство для лазерной обработки биологической ткани с несколькими источниками лазерного излучения. Лазерный аппарат содержит в корпусе несколько источников лазерного излучения, которые соединены посредством электрических и гидравлических связей , образуюш;их систему коммуникаций, с блоком питания, блоком охлаждения и блоком управления. Излучение с оптических выходов каждого из источников лазерного излучения через систему управляемых прозрачных и полупрозрачных зеркал сводится в один общий оптический канал и затем через управляемый затвор и фокусируюп ;ую систему передается в оптиковолоконное средство доставки излучения к ткани. Предусмотрена также возможность независимого использования каждого источника лазерного
оо.
3
излучения, снабженного собственной фокусирующей и онтиковолоконной системой доставки лазерного излучения  4 .
Недостатком данного устройства является сложность юстировки и большие потери лазерного излучения, обусловленные прохождением излучения через полупрозрачные зеркала. Причем эти недостатки усугубляются с увеличением числа излучателей. Дополнительные сложности возникают в выходных каналах при формировании излучения с различными длинами волн и различной излучающей мощностью. Неоптимальные условия прохождения излучения заметно исказят сигнал высокой мощности и малой длительности ( единицы наносекунд ).
Наличие в устройстве возможности независимого использования каждого из источников лазерного излучения снижает потери излучения, однако количество источников лазерного излучения в одном корпусе аппарата ограничено ( обычно это два или три, максимум четыре ). При увеличении числа источников лазерного излучения в одном корпусе увеличивается сложность системы коммуникаций, обеспечивающей электрические и гидравлические связи блоков питания, охлаждение и управления. Возрастают габаритные размеры аппарата. Таким образом, в силу ограниченного числа источников лазерного излучения в одном корпусе возникает необходимость обеспечить возможность их замены. Основным недостатком данного устройства является невозможность быстрой замены одного источника лазерного излучения на другой и
сложность этой операции.
Задача на решение которой направлено изобретение заключается в создании устройства лазерной обработки биологической ткани, выполняющего различные виды лазерных операций в терапии, хирургии и дерматологии с обеспечением возможности быстрого перехода от одного типа обработки к другому и в повышении надежности работы устройства при расширении функциональных возможностей.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве лазерной обработки биологической ткани, содержащем источники лазерного излучения, соединенные электрически и гидравлически посредством системы коммуникаций с расположенными в корпусе блоками питания, охлаждения и управления, источники лазерного излучения выполнены в виде отдельных внешних лазерных модулей, подсоединенных к корпусу через разъемный стыковочный узел и гибкий шланг, а система коммуникаций выполнена внутри разъемного стыковочного узла и гибкого шланга.
Разъемный стыковочный узел выполнен из двух частей, на каждой из которых выполнены электрические контакты питания, управления и гидравлические контакты охлаждения, выполненные в виде двух штуцеров различной длины.
ППП /л /  VX  у {  -
5
/5/ 5
Выполнение источников лазерного излучения в виде отдельных лазерных модулей и подключение посредством разъемного стыковочного узла и гибкого шланга к блокам питания, охлаждения и управления позволило использовать в одном аппарате любое количество источников лазерного излучения без увеличения габаритов корпуса аппарата.
Поскольку оптическая система расположена непосредственно в отдельном выносном лазерном модуле и не требует дополнительной настройки перед подключением в заявляемом устройстве обеспечивается возможность быстрого перехода от одного типа обработки биологических тканей к другой. Выполнение разъемного стыковочного узла из двух частей обеспечивает:
-герметичное соединение шлангов системы охлаждения лазеров,
-надежный электрический контакт силовых кабелей электропитания лазеров, кабелей питания электрооптического, либо иного затвора, проводов от устройства определения типа подключенного лазера, блокировки, заземления и определителя дополнительных внешних устройств ( фокусируюп ;их наконечников лазеров, коллиматоров, световодов и т.д.).
Кроме того, стыковочный узел конструируется таким образом, чтобы при отсоединении лазера происходило последовательное отсоединение
шлангов системы охлаждения. При этом временной интервал между отсоединением первого и второго шлангов больше времени необходимого для того, чтобы хладагент находящийся в лазере успел выйти из него по нерасстыкованному шлангу. Помимо этого, контакты блокировки располагаются таким образом, что бы при расстыковке лазера они размыкались в первую очередь. Благодаря этому обесточивание контактов разъема и насоса системы охлаждения лазеров происходит в начальный момент расстыковки, что защиш;ает высоковольтные контакты от искрения и прекращает подачу хладагента в лазер.
Предлагаемая конструкция позволяет в одном лазерном аппарате использовать различные лазеры, как высокоэнергетичные лазеры с фиксированной длиной волны излучения, так и перестраиваемые лазеры.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на Фиг. 1 - структурная схема устройства;
на Фиг. 2 - общий вид первой части разъемного стыковочного узла; на Фиг. 3 - общий вид второй части разъемного стыковочного узла; на Фиг. 4 - общий вид лазерного модуля и гибкого шланга.
Устройство лазерной обработки биологической ткани ( Фиг.1 ) состоит из корпуса (базовой стойки) 1, в котором размещены блок
U)00.b t 12-. питания 2, блок охлаждения 3 и блок управления 4. К стенке корпуса
закреплен гибкий коммуникационный шланг 5, к которому через разъемный стыковочный узел 6 могут подсоединяться лазерные модули 7. Каждый из лазерных модулей содержит стандартный комплект средств: лампу накачки, активный элемент, затвор, отражатель и устройство охлаждения ( на чертеже не показаны ).
Оптический выход лазерного модуля 7 может непосредственно использоваться для подачи излучения на биологическую ткань, либо излучение лазерного модуля 7 подается через оптическое волокно 8 и наконечник 9. В этом случае, гибкий коммуникационный шланг 5 может отсутствовать и разъемный стыковочного узел 6 крепится непосредственно на корпусе 1. В устройстве также могут использоваться два разъемных стыковочных узла 6, первый из которых устанавливается между корпусом 1 и гибким шлангом 5, а второй - между гибким шлангом 5 и лазерным модулем 7.
Разъемный стыковочный узел 6 имеет цилиндрический корпус 10 и состоит из двух частей 10 ( Фиг.2 ) и 11 (Фиг. 3 ) . Первая часть 10 разъемного стыковочного узла 6 закреплена на конце гибкого коммуникационного шланга 5, а вторая часть 11 - на корпусе лазерного модуля 7. Первая часть 10 разъёмного стыковочного узла 6 выполнена в виде цилиндрического корпуса 12 с двумя симметричными выступами 13 и 14 на передней торцевой поверхности, имеюш;ими форму сегмента. В
(У/- L 3
8 выступах 13 и 14 установлены электрические разъёмы 15, соединенные
через проводники внутри гибкого коммуникационного шланга 5 с выходом системы питания 2, а также электрические разъёмы блокировки 16 и электрические разъёмы 17 системы определения лазера, соединенные через проводники внутри гибкого коммуникационного шланга 5 со входом блока управления 4.
На передней торцевой поверхности в выемке корпуса 12 первой части 10 разъемного стыковочного узла 6 между выступами 13 и 14 выполнены отверстия 18 и 19 под соответствуюш;ие штуцера второй части 11 разъемного стыковочного узла 6. На задней торцевой поверхности выполнены штуцера для подводящего и отводящего шлангов, проходящих внутри гибкого коммуникационного шланга 5, соединеных с выходом системы охлаждения 3. Нри этом, отверстие 19 имеет большую глубину, чем отверстие 18. В выемке корпуса 12 выполнен также электрический разъем 20 цепи управления затвором, который соединен с выходом блока управления 4.
Вторая часть 11 разъемного стыковочного узла 6 также имеет цилиндрический корпус 21 на передней торцевой поверхности которого имеется выступ 22 под выемку в корпусе первой части 10. На выступе 22 закреплены подпружиненные штуцера 23 и 24 соосные с отверстиям 18 и 19 соответственно, причем штуцер 24 имеет большую длину. На выступе 22 установлен контакт управления затвором 25. На корпусе 21 второй
9 части 11 разъемного стыковочного узла 6 установлены также контакты 26
электропитания, контакты 27 блокировки и контакты 28 определения лазера. Контакты также выполнены подпружиненными для обеспечения надежного соединения. Контакты 27 блокировки утоплены вглубь корпуса 21 второй части 11 разъемного стыковочного узла 6, для обеспечения первоочередного размыкания этих контактов.
Первая часть 10 разъемного стыковочного узла 6 размещается в специальном кожухе 29 ( Фиг. 4 ) на внутренней поверхности которого выполнена резьба под резьбу, выполненную на внешней поверхности лазерного модуля 7. На внутренней стороне кожуха 29 выполнена цилиндрическая канавка, которая входя в зацепление с цилиндрическим выступом ( на чертеже не показаны ) первой части 10 разъемного стыковочного узла 6 обеспечивает возможность с одной стороны их взаимного вращения, а с другой стороны совместного продольного перемещения в процессе резьбового соединения.
Устройство лазерной обработки биологической ткани работает следующим образом.
В зависимости типа лазерной обработки ( эпиляция, коагуляция кровеносных сосудов, удаление пигментных пятен или татуировки ) выбирают лазерный модуль с соответствующими параметрами излучения.
10
Так, например, для удаления мягких тканей используется YAG-Er лазер, для лазерной эпиляции в качестве лазерного модуля выбирается YAG-Nd источник лазерного излучения с длиной волны 1.06 мкм, а для выведения татуировки - рубиновый лазер с модуляцией добротности.
Далее, вращением кожуха 29 или лазерного модуля 7 с помощью резьбового соединения обеспечивают стыковку первой 10 и второй 11 частей разъемного стыковочного узла 6. Затем подают питание на базовую стойку. Напряжение с выхода блока питания 2 подается на лампу накачки лазерного модуля, а охлаждающая жидкость - в устройство охлаждения лазерного модуля. При этом сигнал с контактов 17 определителя лазера поступает на вход блока управления 4, который задает требуемый режим работы блоков питания и охлаждения.
Врач, держа в руке лазерный модуль 7 , может производить все необходимые для лечения манипуляции, а для лечения тканей, расположенных в труднодоступных местах, врач использует оптико-волоконный удлинитель 8 и наконечник 9. По окончании работы, или в случае необходимости изменить вид воздействия на ткань следует заменить один лазерный модуль 7 другим. Для этого, необходимо отвинтить кожух 29 от лазерного модуля 7 и тем самым разъединить первую 10 и вторую И части разъемного стыковочного узла 6. Процесс разъединения происходит поэтапно.
2а I12W
Сначала разъединяются контакты 27 блокировки, которые отключают напряжение питания лазерного модуля и блокируют подачу охлаждающей жидкости в систему охлаждения. Далее последовательно отсоединяется штуцер 23 разрывая канал подачи охлаждающей жидкости, что позволяет через нерасстыкованный штуцер 24 окончательно удалить хладагент из лазерного модуля 7 до момента разъединения штуцера 24. Затем разъединяются оставшиеся контакты.
SjOOOf e.
ГгVn
Использованные источники информации.
1.Патент США, N 5249192, дата публикации 28.09.93 г., H01S 003/10  Multiple frequency medical laser. ( Многочастотный медицинский лазер )
2.Патент WO 90/01907 , дата публикации 08.03.90 г., А61C 5/00,  Dental laser assembly , ( Лазерное устройство для лечения зубов ).
3.Патент США N 5387211, дата публикации 07.02.85г.,
A61N 005/67 Multi-head laser assembly, ( Лазерный аппарат с множеством источников лазерного излучения).
4.Патент РФ N 2096051, дата публикации 20.11.97 г., A61N 5/06, Устройство для лазерной обработки биологической ткани.