專利名稱：采用激光消融修飾和/或平滑組織的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用激光消融修飾人類或動(dòng)物的表面的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及除了從被消融的組織根除傳染性病原體以外使用激光消融以修飾、平滑和/或去除如燒傷焦痂、褥瘡潰瘍以及瘀滯潰瘍的壞死組織，和/或從組織去除異物。
背景技術(shù)：
三級重度燒傷產(chǎn)生的燒傷焦痂(燒焦)必須被清除(去除)以便顯露活的下層組織。要求此去除以促進(jìn)康復(fù)和/或讓組織接受皮膚移植。典型地，現(xiàn)在使用機(jī)械方法去除嚴(yán)重?zé)齻桂?，如通過外科手術(shù)、研磨方法等去除。這些方法慢、冗長并且有創(chuàng)傷，并且經(jīng)常不能完全去除焦痂。類似地，為了促進(jìn)康復(fù)，必須去除形成皮膚損傷的褥瘡、瘀滯以及糖尿病潰瘍以顯露活的下層組織。再次，現(xiàn)在使用對下層活組織具有不可避免的附加損傷的機(jī)械方法去除這樣的壞死組織。另外，這樣的機(jī)械方法會(huì)使得組織容易感染，不可避免地引起活的下層組織的過度損耗，并且多數(shù)經(jīng)常導(dǎo)致過多的傷疤。組織的激光消融是一種處理，其中在組織的表面處的小于約10 μ m的層中吸收激光輻射。對這樣的強(qiáng)吸收優(yōu)選的波長在電磁波的紫外區(qū)域。此吸收將組織的長鏈蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)換為從表面排出的較小的易揮發(fā)片段，其基本帶走由小組織片段組成的羽化物(plume)中的所有沉積激光能量以及水蒸氣或其它氣體。這樣的消融構(gòu)成的組織去除具有對下層組織的最小的熱損傷。破壞任意剩余的傳染病菌同時(shí)除掉傳染源。在Lane等人的出版物“Ultraviolet-Laser Ablation of Skin (皮膚的紫外激光消融)”ArchivesofDermatology,Vol 121,pp. 609-617, 1985年五月中描述了此結(jié)果，在1988年^^一月十五日的美國專利No. 4，784，135中描述了準(zhǔn)分子激光手術(shù)。通過引用其全部內(nèi)容而并入這些參考?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題機(jī)械組織去除技術(shù)不精確、有創(chuàng)傷并且為傷口區(qū)域的感染創(chuàng)造了路徑。當(dāng)前的激光組織去除系統(tǒng)不能快速去除大厚度的組織，且沒有消除對在被去除的組織的周圍或者下面的活組織的損壞風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)不能處理對沒有穿透皮膚的整個(gè)厚度的燒傷和壞死病變的去除。特別地，發(fā)射10. 6微米的紅外輻射的二氧化碳激光器能夠消融組織，但是這樣的輻射留下了約100微米厚的間接損傷層并且如果該層不被去除最終會(huì)壞死。通常清除組織的化學(xué)試劑作用緩慢并且容易感染并且會(huì)導(dǎo)致與周圍組織的不期望的反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融以可控和無菌的方式去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用具有精確端點(diǎn)終止的激光消融去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用具有精確的、自終止端點(diǎn)的激光消融去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用具有精確端點(diǎn)終止的激光消融去除組織的改善的 系統(tǒng)和方法，因此存在最小或者沒有間接損傷，特別是對于在燒傷焦痂下的活組織。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融平滑組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融“羽化(feathering)”組織的改善的系統(tǒng)和方法，“羽化”組織，即將異常和正常組織之間的邊界從尖銳改變到漸進(jìn)。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融粗糙化如平滑疤痕組織的組織的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融去除組織的改善的系統(tǒng)和方法，其中所述去除的組織是感染源、皮膚淺部腫瘤、失活或者壞死組織(例如，褥瘡、瘀滯和/或糖尿病潰瘍)、良性腫瘤、皮膚皺紋、過多的疤痕組織和/或皮膚疹斑。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于治療銀屑病斑塊以及白癜風(fēng)斑的改善的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于使用激光消融去除材料的改善的系統(tǒng)和方法，其中去除的材料是嵌入在活組織中的有機(jī)體。本發(fā)明是通過在一個(gè)或多個(gè)表面輻射的點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)組織的表面上可移動(dòng)定位第一激光束以去除不期望的組織的方法和系統(tǒng)。不期望的組織與活組織鄰近。在達(dá)到第一終止點(diǎn)后第一消融停止，在該點(diǎn)保留不期望的組織的薄層以確?；罱M織不受第一激光損害。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在達(dá)到第一終止點(diǎn)后，在不期望的組織上移動(dòng)第二激光束。第二激光束消融不期望的組織的薄層直到達(dá)到第二終止點(diǎn)，此處顯露的組織是活組織。本發(fā)明能夠以各種方法修飾組織的表面，這些方法包括去除、平滑、粗糙化、銳化(sharpening)和羽化。


圖I是具體化本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選系統(tǒng)的框圖。圖2是揭示通過本發(fā)明執(zhí)行的步驟的流程圖。圖3是激光消融處理的流程。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是用于使用激光消融去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括第一激光束源，能夠發(fā)射具有在第一波長范圍內(nèi)的第一波長、足以消融組織的可變第一積分通量(積分通量)以及脈沖(不連續(xù))輸出的第一激光束。本系統(tǒng)還包括第一調(diào)整器，用于調(diào)整第一積分通量。第一激光定位器，操縱所述第一激光束以便所述第一激光束可移動(dòng)地位于在兩個(gè)或更多表面輻射的點(diǎn)處的組織的一個(gè)或多個(gè)的表面上并且在所述表面輻射的點(diǎn)處的所述第一積分通量隨著所述第一激光束位置改變而變化，以便處于第一積分通量級的第一激光束消融所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)的第一點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)所述組織的第一層并且所述第一積分通量調(diào)整器改變所述第一積分通量到消融處于一個(gè)或多個(gè)表面輻射的第二點(diǎn)處的組織的一個(gè)或多個(gè)第二層的一個(gè)或多個(gè)第二積分通量，以修飾組織的表面的外形(contour)。術(shù)語“積分通量”指傳遞到表面輻射的點(diǎn)的每單位面積的總能量。在優(yōu)選實(shí)施例中，激光輸出是脈沖的，并且積分通量包括通量/脈沖(能量/單位面積/脈沖)乘以脈沖速率(Hz)乘以在激光束移動(dòng)到新的表面輻射點(diǎn)之前的停留(dwelI)時(shí)間(秒)?？梢酝ㄟ^改變通量/脈沖、脈沖速率和/或停留時(shí)間調(diào)整積分通量。
在可選的優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)第二激光束源，能夠發(fā)射具有在第二波長范圍內(nèi)的第二波長以及適合消融組織的可變第二積分通量的第二脈沖激光束。在第一激光束在消融組織時(shí)已經(jīng)到達(dá)第一終止點(diǎn)之后，通過激光定位器(第一激光定位器或者另一個(gè))移動(dòng)第二激光束以進(jìn)一步消融組織直到此第二消融達(dá)到第二終止點(diǎn)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二終止點(diǎn)是自終止點(diǎn)，其中通過吸收第二激光束而沒有產(chǎn)生對于持續(xù)消融所要求的熱量的終止點(diǎn)之下的化學(xué)影響確定自終止。本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法使用激光消融用于組織的快速塊去除，對周圍或者下面的活組織具有最小或者沒有附帶損傷。使用此發(fā)明可以以無菌方式精確并且快速修飾組織表面。修飾包括組織去除、平滑、銳化、粗糙化和羽化。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明用于快速塊去除和/或用于改變燒傷焦痂或其它壞死組織。在可選實(shí)施例中，此處理之后接著以例如來自ArF準(zhǔn)分子激光器的小于少200nm(例如193nm)的輻射的激光輻射，為了精確并且自終止剩余組織的薄層的去除。通過使用用于消融的第二激光，燒傷焦痂或者其它壞死組織可以基本被完全去除，從而顯露容易愈合的未損傷的并且無菌的下層活組織并且如果醫(yī)療蝕刻，準(zhǔn)備接受皮膚移植。多激光器實(shí)施例可以順序使用具有不同波長的兩個(gè)消融激光器。例如，具有308nm的波長的第一激光器被用于加速清創(chuàng)/消融，接著例如具有193nm的波長的第二激光器用于很精確地并且較好控制地清創(chuàng)/消融組織(燒傷焦痂、褥瘡、瘀滯和糖尿病潰瘍、其它具有壞死區(qū)域的損傷)用每個(gè)脈沖消融材料的超薄層。在要去除相對厚的組織的地方，清創(chuàng)程序開始于如308nmXeCl準(zhǔn)分子激光的較長波長激光，其明顯加快了初始清創(chuàng)/消融。當(dāng)清創(chuàng)與燒傷焦痂或者其它壞死組織和活組織之間的界面很近時(shí)，其中清創(chuàng)需要的整體速度不必很快，非常期望使用如193nm的ArF激光的第二短波長激光。通過第一激光消融的終止點(diǎn)確定關(guān)于何時(shí)從較長波長激光切換到較短波長激光(193nmArF準(zhǔn)分子)的判定。此判定可以通過人為判斷。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，自動(dòng)確定第一激光消融終止點(diǎn)。確定第一激光消融終止點(diǎn)的優(yōu)選方法是通過測量減薄的組織(燒傷焦痂)的光學(xué)標(biāo)志(例如，暗度、顏色/色調(diào)、表面粗糙度)。例如，CCD彩色照相機(jī)提供圖像到顯示器和/或向包含圖像處理軟件應(yīng)用的裝置提供信號。在燒傷焦痂實(shí)例中，當(dāng)從燒傷受害者去除大面積燒傷焦痂時(shí)，因?yàn)闊齻芎φ叩呐R界狀態(tài)，最小化燒傷焦痂去除過程的時(shí)間很重要。因此，需要一種方法用于自動(dòng)檢測何時(shí)從受消融激光輻射的區(qū)域消融了所有焦痂，于是消融激光束被移動(dòng)以輻射鄰近焦痂區(qū)域。現(xiàn)在參考圖I，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)100包括發(fā)射激光束106的第一激光器105以及可選地，發(fā)射激光束111的第二激光器110。通過激光源和控制系統(tǒng)115控制激光束的積分通量。激光系統(tǒng)115還利用(在圖2中的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中示出)過程控制器200控制每個(gè)激光器的光束(106，111)的定位和光學(xué)參數(shù)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)100具有使用激光束選擇器120從第一激光器105切換到第二激光器110的能力。激光束選擇器可以是一組鏡。鏡的一個(gè)可以是選擇鏡，其開初始將第一激光器105的輸出光束106引到激光束調(diào)整模塊130中。當(dāng)選擇鏡改變位置時(shí)， 將第二激光器110的輸出光束111引到激光束調(diào)整模塊130中。像這樣的光學(xué)轉(zhuǎn)切換機(jī)制已公知。存在可選的方式選擇激光120。兩個(gè)激光都可以被激光束調(diào)整模塊引導(dǎo)，但是達(dá)到激光輸出級別的激光器被打開而另一個(gè)激光器被關(guān)閉?？蛇x地，可以通過在激光束調(diào)整模塊130中的不同的操縱器控制每個(gè)激光束(106，111)。在此實(shí)施例中，通過激光切換模塊120選擇的激光束將通過激光束調(diào)整模塊130導(dǎo)引以輻射組織的表面150。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過消融終點(diǎn)確定移動(dòng)或者切換輻射組織的激光束的時(shí)間。位置和光學(xué)參數(shù)控制器160相對于被輻射的組織150的表面部分控制激光器(105，110)中任一個(gè)的光束輸出(106，111)的定位。位置和光學(xué)參數(shù)控制器160從激光源和控制系統(tǒng)115接收時(shí)序和位置信息，從而控制以給定每個(gè)脈沖的通量和脈沖速率輻射區(qū)域多長時(shí)間(停留時(shí)間)以及輻射組織的表面上的哪個(gè)區(qū)域。還可以相對于光束通過移動(dòng)保持組織的臺140定位組織。臺的位置也通過位置和光學(xué)參數(shù)控制器160控制并且可以獨(dú)立或者與激光束的定位一起控制。還可以通過如機(jī)械臂、導(dǎo)航器和/或機(jī)器人的機(jī)械裝置移動(dòng)并且定位激光(105，110)以及可能的整個(gè)激光源和控制系統(tǒng)115。位置和光學(xué)參數(shù)控制器160是公知的。例如，在醫(yī)藥領(lǐng)域，機(jī)械臂、導(dǎo)航器和/或手術(shù)機(jī)器人已被應(yīng)用許多年。參見Glassman等人的US專利5，086, 401,“Image-directedrobotic system for precise robotic surgery including redundant consistencychecking” ；Taylor 等人的 US 專利 5，402，801，“System and Method for Augmentationof Surgery” ；以及 Funda 等人的 US 專利 5，572，999 “Robotic System for positioninga surgical Instument Relative to a various embodiments”，引入它們的整個(gè)內(nèi)容作為參考。在可選實(shí)施例中，在這些參考中的手術(shù)儀器可以是射到組織的表面上的激光或者激光束。同樣參見Intuitive Surgical Coporation出售和商標(biāo)的手術(shù)機(jī)器人的生產(chǎn)線，例如，the da Vinci Surgical System (達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng))_http: // www. intuitivesurRical.com/index, aspx。系統(tǒng)100還包括測量表面輻射的點(diǎn)處的組織的表面處發(fā)生的消融的一個(gè)或多個(gè)方面的檢測器170。此信息被激光源和控制系統(tǒng)115用于(i)改變沒激光束的脈沖的通量，(ii)改變脈沖速率，(iii)改變脈沖寬度，(iv)在合適的停留時(shí)間后移動(dòng)激光束以輻射不同位置處的組織和/或(V)切換到另一激光束。這些變化和/或其它變化影響輻射組織表面上的給定點(diǎn)的積分通量。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一激光器105具有在200納米(nm)和11微米(mm)之間的波長(第一波長)。優(yōu)選第一波長是308nm。第一激光器105的工作距離即激光調(diào)整模塊130的輸出和組織150的表面之間的距離在I厘米(cm)和20cm之間。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一激光束106的積分通量大于10毫焦每平方厘米。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用公知的系統(tǒng)和方法，通過激光源和控制系統(tǒng)115控制激光束的每脈沖通量、脈沖速率、停留時(shí)間和/或脈沖 寬度。來自第一激光器的光束可以是連續(xù)的或者脈沖的。在優(yōu)選實(shí)施例中，光束是脈沖的,脈沖的持續(xù)時(shí)間在5納秒(ns)和50ns之間的范圍內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一激光器105光束106將使用第一級積分通量消融在組織150的表面輻射的給定點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)組織層，直到達(dá)到第一終止點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過檢測器170,在此情況下光學(xué)檢測器170,測量來自表面福射點(diǎn)的光學(xué)標(biāo)志確定第一終止點(diǎn)。一般地，光學(xué)標(biāo)志是在通過第一激光器105光束106消融期間從組織150散射或者反射的光。光學(xué)標(biāo)志的實(shí)例包括黑暗程度、顏色變化、反射光量的變化、散射光量的變化以及表面粗糙度的變化。檢測器170的一個(gè)實(shí)例是具有圖像處理功能的照相機(jī)系統(tǒng)以檢測光學(xué)標(biāo)志。檢測器將產(chǎn)生與光學(xué)標(biāo)志有關(guān)的輸出信號，該信號將被提供給激光源和控制系統(tǒng)115。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一終止點(diǎn)是正被消融的組織150保留了在活組織上的IOOnm和I毫米(mm)之間的壞死組織的厚度的點(diǎn)。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)在活組織上的壞死組織150的厚度是250nm時(shí)以及更優(yōu)選壞死組織具有平滑表面時(shí)達(dá)到第一終止點(diǎn)。在確定的優(yōu)選實(shí)施例中，在多數(shù)不期望的組織被去除而仍有足夠的不期望的組織保留以保護(hù)下面(和/或鄰近)的活組織以便很少或者沒有引起對活組織的損傷之后獲得期望的終止點(diǎn)。在確定的優(yōu)選實(shí)施例中本發(fā)明的系統(tǒng)和方法被用于改變組織的表面的外形，例如通過平滑、粗糙化或者羽化。例如，為了產(chǎn)生對疤痕組織的美容改善，消融組織的表面外形被有意粗糙化。在另一個(gè)實(shí)施例中，消融組織的表面外形被“羽化”，其中在一個(gè)區(qū)域中組織變厚并且在逐步遠(yuǎn)離最厚區(qū)域的區(qū)域處逐漸變薄。在重塑和重建手術(shù)中的確定的程序中，羽化產(chǎn)生了改善的表現(xiàn)。通過當(dāng)光束相對于表面移動(dòng)時(shí)改變第一激光器105光束106的積分通量獲得消融后表面外形的厚度的變化(平滑、粗糙或者羽化)。為了平滑表面，當(dāng)輻射的表面升高時(shí)積分通量升高并且當(dāng)輻射的表面相對較低時(shí)積分通量下降。檢測器170確定哪個(gè)區(qū)域的表面相對升高或者下降。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過用來自皮-或者飛秒激光器的超短光脈沖(脈沖寬度)，光束具有小光斑尺寸(即，與表面形貌特征相比很小)，輻射表面來測量將被修飾或者去除(如壞死組織)的燒傷焦痂或者其它組織的表面形貌(topography)或粗糙度。當(dāng)光束在組織的表面上掃描時(shí)，為了背散射光到達(dá)加測器需要的時(shí)間與已公知的光速結(jié)合將提供能夠轉(zhuǎn)化成表面形貌的3D圖的數(shù)據(jù)。如果需要，此自動(dòng)化的表面形貌技術(shù)可以被手術(shù)實(shí)施者排除。在輻射點(diǎn)處的表面形貌提供到激光控制系統(tǒng)反饋，該系統(tǒng)隨后操縱第一激光器105光束106積分通量級，以便消融的升高的表面多于下降的表面。這樣，整個(gè)組織的表面被平滑。激光束可以以各種方式掃描整個(gè)組織表面。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)表面粗糙時(shí)，第一激光束的截面可以非連續(xù)，具有通過較低通量區(qū)域分離的兩個(gè)或更多較高積分通量區(qū)域?？绻馐孛娴拿棵}沖通量被操縱以描繪被輻射的表面區(qū)域的形貌，因此較高積分通量輻射組織的更高的區(qū)域并且較低積分通量輻射組織的更低的區(qū)域。在另一實(shí)施例中，第一激光器的光束具有連續(xù)的截面，具有均勻的每脈沖通量，并且此光束連續(xù)掃描(壞死)組織，但是基于壞死組織的要求，例如用于在被掃描的組織區(qū)域處的去除或者其它修飾的要求，變化掃描速率(以改變積分通量)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這使得輻射給定組織區(qū)域的積分通量與要去除的壞死組織的厚度匹配。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，第一激光器的光束儀以非連續(xù)方式掃描，改變掃描表面上的積分通量以避免輻射位于鄰近要消融的(壞死)組織的區(qū)域的健康活組織的面積或者區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)要消融的(壞死)組織的區(qū)域遠(yuǎn)大于激光束截面時(shí)，消融模式可以是“步進(jìn)和重復(fù)”，即，與光束截面的尺寸相同的組織區(qū)域被給定的積分通量輻射；然后，光束移到具有很小重疊的相鄰的組織區(qū)域并且以合適的積分通量重復(fù)該過程；持續(xù)此 過程直到所有的特定組織被消融到期望的厚度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，要消融的組織150是燒傷焦痂。本發(fā)明提供了去除燒傷焦痂的新穎和有效的方法，因?yàn)閳?zhí)行在達(dá)到第一終止點(diǎn)時(shí)終止的初始較高速率的消融。這樣，多數(shù)壞死組織被快速去除，但是在去除組織的下面或鄰近的活組織沒有損傷。另外，通過第一激光器105消融可以通過減少厚度和/或修飾組織150的表面外形而準(zhǔn)備組織150，以便通過一個(gè)或多個(gè)第二激光器110光束111進(jìn)行更精確的去除。此實(shí)施例提供去除燒傷焦痂的無雙的能力，而當(dāng)顯露活組織(在優(yōu)選實(shí)施例中通過第二激光器110)時(shí)自動(dòng)終止消融導(dǎo)致對活組織除了進(jìn)行消毒以及準(zhǔn)備進(jìn)一步的醫(yī)療/手術(shù)處理例如植皮之外還不會(huì)產(chǎn)生附帶損傷。在可選實(shí)施例中，第一激光器105，如果需要接著第二激光器110 (或者甚至是另外的第二激光器)可以去除任意下述類型的組織150 失活和壞死組織，如瘀滯潰瘍、臁瘡損傷、壞死性筋膜炎、神經(jīng)性糖尿病潰瘍和褥瘡；ii)皮膚淺部腫瘤，如基底細(xì)胞瘤、鮑溫病、惡性雀斑樣痣、鱗狀細(xì)胞瘤；iii)局部傳染性病變，如瘊、傳染性軟疣、淺部白色以及其它類型的甲癬、單純皰疹和帶狀皰疹；以及iv)良性病變，如痣、脂溢性角化病、汗腺瘤(syringomata)、黃斑瘤、皮膚息肉(cutaneous poIyps)、光化性角化病、汗腺囊瘤、皮脂腺增生。組織150還可以被如海膽刺、豪豬刺、碎片(splinters)、昆蟲部分、蜱蟲和蜱蟲部分的有機(jī)異物(組織)穿透，可以如下去除這些異物，通過聚焦來自第一激光器105的光束106到小焦點(diǎn)并且在異物(組織)的周邊附近掃描此光束，消融最小量的組織而釋放該物體以便其可以容易地被取出。如果異物(組織)穿透包含相對低的濃度的氯化物離子的干燥組織，可以使用第二激光器110光束111消融這樣的組織。另外，可通過該優(yōu)選實(shí)施例修飾的其它組織150不規(guī)則性包括淺表性皺紋、過量的癥痕組織以及皮膚疫斑(skin discoloration),在備選優(yōu)選實(shí)施例中，在組織的表面區(qū)域被修飾并且對于第一激光器105光束106在表面上的所有輻射點(diǎn)處已經(jīng)達(dá)到第一終止點(diǎn)后，通過激光選擇/切換模塊120選擇第二激光器110光束111。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二激光器110進(jìn)行組織150的更精細(xì)消融。例如，在第一激光器105消融留下約250nm厚的燒傷焦痂或者其它壞死組織的平滑表面之后，第二激光器110可以以小的積分通量的變化消融燒傷焦痂或者壞死組織的此薄層，每個(gè)脈沖去除比第一激光器105消融的更少的組織。以此方式，可以更精確地控制靠近活組織的去除，并且即使錯(cuò)過了第二終止點(diǎn)，在組織表面的燒傷焦痂被完全去除之后，對活組織的損傷也很小。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二激光器110具有在180納米(nm)和10. 6微米(mm)之間的波長(第一波長)。具體地，優(yōu)選第二波長是193nm。第二激光器110的工作距離，S卩，激光130的輸出和組織150的表面之間的距離在I厘米(cm)和20cm之間。在優(yōu)選實(shí)施例中，在組織150的表面處的第二激光器110光束111的積分通量大于10毫焦每平方厘米。 在優(yōu)選實(shí)施例中，通過使用公知的系統(tǒng)和方法的激光源和控制系統(tǒng)115操縱每個(gè)激光的積分通量。來自第一激光器的光束可以是連續(xù)的或者脈沖的。如果光束是脈沖的，脈沖的持續(xù)時(shí)間在5納秒(ns)和50ns之間的范圍內(nèi)并且在組織150的表面處的通量/脈沖大于10
毫焦每平方厘米。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二激光器110光束111將從組織150上的給定的表面輻射的點(diǎn)消融一個(gè)或多個(gè)組織的層直到達(dá)到第二終止點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，源于第二激光器110的波長和活組織150的化學(xué)特性的選擇自動(dòng)獲得第二終止點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)是去除所有覆蓋活組織150和/或異物的壞死組織，而留下活組織不被消融并且沒有附帶損傷。因?yàn)榛罱M織的化學(xué)和物理特性并且第二激光器110的第二波長在193nm處或者附近，本發(fā)明明顯地獲得了此目標(biāo)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二激光器具有的光束具有遠(yuǎn)紫外(遠(yuǎn)UV) 193nm波長,優(yōu)選気氟(ArF)脈沖準(zhǔn)分子激光器。使用此波長具有當(dāng)活組織被暴露時(shí)自終止的新的和意外的結(jié)果。因此，第二激光消融終止點(diǎn)自動(dòng)出現(xiàn)，而不需要檢測系統(tǒng)。這樣，所有的燒傷焦痂或者其它壞死組織可以被去除，對鄰近或者下面的活組織具有很小或者沒有附帶損傷，因?yàn)橐坏┑诙诩す饨佑|活組織，消融過程終止?；罱M織以很重要的方式區(qū)別于燒傷焦痂或其它壞死組織在活組織中的水氯化物離子(aqueous chloride ions)對波長低于200nm的紫外福射強(qiáng)吸收,在190nm處具有最大吸收。因此作為活組織的主要部分的“鹽水”將“屏蔽”UV光的進(jìn)入并且完全停止消融過程。生理鹽水溶液的光學(xué)吸收譜在193nm處顯示極強(qiáng)吸收。此吸收的機(jī)制是從氯化物離子光脫離電子，剩余的氯原子和溶劑化電子在水介質(zhì)中溶解。在每個(gè)激光脈沖之后，在與消融和熱擴(kuò)散時(shí)間比較很長的時(shí)間尺度上，電子將逐漸碰撞中性氯原子并且重結(jié)合以形成氯化物離子，光脫離能量釋放為熱，但是熱將熱擴(kuò)散進(jìn)入周圍組織以至于溫度升高很小并且沒有影響下層組織的生存或者形態(tài)。在Lane等人的出版物“Ultraviolet_laserAblation of Skin” Archives of Dermatology, Vol 121, pp. 609-617，1985 年五月詳細(xì)描述了此現(xiàn)象。
更詳細(xì)地，通過ArF激光器產(chǎn)生的193nm輻射有效消融燒傷焦痂或者其它壞死組織。(在優(yōu)選實(shí)施例中，燒傷焦痂或者其它壞死組織的較厚層被第一消融激光快速去除)。當(dāng)在激光束場內(nèi)的所有的焦痂或者其它壞死組織被消融時(shí)，暴露的活組織，包含溶解在水環(huán)境(例如，血、血漿、淋巴、濕活組織)中的氯化物離子將強(qiáng)吸收193nm輻射而不被消融或者熱損壞。氯化物離子的吸收機(jī)制是從水合氯化物離子光脫離電子的結(jié)果?；旧?，來自193nm的輻射的能量從氯化物離子分離電子，產(chǎn)生水合氯原子和水合電子。193nm輻射被此過程耗盡從而沒有足夠的通量輻射活組織以消融或者損壞活組織。在可選實(shí)施例中，具有明確選擇以檢測氯原子的波長的另外的光源被引入系統(tǒng)。特性來自如下事實(shí)，氯原子具有僅通過特定波長的光激發(fā)的明確限定的電子躍遷。因此，可以通過觀察來自此附加光源的背散射的突然增加或者通過附加光源的雙光子吸收導(dǎo)致的激光誘導(dǎo)的熒光而檢測氯原子的存在。氯原子的檢測提供了信號以終止沒有燒傷焦痂或者其它壞死組織的組織的區(qū)域的輻射，其可以通過切斷消融193nm激光束或者將其移到不同的區(qū)域以輻射未消融的將被激光消融去除的燒傷焦痂或者其它壞死組織獲得。通過使用這樣的另外的光源以檢測氯原子濃度，基于氯原子濃度的檢測，可以通過使用另外的光源的系統(tǒng)使用并且控制具有不同波長的消融激光以提供控制信號。在氯原子中明確限定的單光 子電子躍遷通過在838nm和859nm的紅外波長的光激發(fā)。在這些波長處的合適的光源已公知。具體地，鈦藍(lán)寶石激光器可以調(diào)整到這兩種波長的一種或者熱調(diào)整二極管激光器可以調(diào)整為發(fā)射838nm或859nm，在氯原子中與這些電子躍遷完全共振。在氯原子中明確限定的雙光子電子躍遷通過紫外波長233nm的光激發(fā)。在此波長處的合適的光源已公知。具體地，從發(fā)射932nm的光的鈦-藍(lán)寶石激光器或者熱調(diào)整二極管激光器光導(dǎo)出的四倍頻光(233nm處)將在氯原子的特征波長處激發(fā)雙光子激光誘導(dǎo)的熒光?？梢酝ㄟ^公知方式，容易地檢測這樣的光并且與所有其它光源光譜分離，允許氯原子(活組織被顯露的指示)的初始出現(xiàn)的很敏感的檢測。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于促進(jìn)第二激光消融的自動(dòng)自終止。在一個(gè)實(shí)施例中，氯化物離子(CD浸泡(infuse)氯化鈉(NaCl)的水溶液或如生理鹽水溶液的其衍生物。在燒傷焦痂或其它壞死組織的下面灌輸這樣的溶液將產(chǎn)生增強(qiáng)的壁壘，確保激光輻射不損壞任意的下面的活組織。在優(yōu)選實(shí)施例中，在損傷的和健康的組織之間的區(qū)域中，在損傷組織的下面，皮下引入含鹽溶液。溶液具有類似于血液中的NaCl濃度的約l%NaCl的優(yōu)選濃度。防止對嚴(yán)重?zé)齻∪说拇驌舻牧硪粋€(gè)可選方法是通過在最初24小時(shí)內(nèi)通過快速靜脈注射引入高滲鹽溶液。此步驟將給病人補(bǔ)水并且增加燒傷組織下面的健康組織的Cr的濃度。這樣的方法的組合將有益于燒傷焦痂或其它壞死組織的激光清創(chuàng)。此增強(qiáng)將幫助去除損傷組織而不燒灼或者另外損傷下面的活組織。當(dāng)去除一些異物有機(jī)材料時(shí)，此技術(shù)還自終止，因?yàn)楫?dāng)異物被去除時(shí)，暴露了下面的活組織，消融將終止。當(dāng)用低于200nm的波長的激光輻射時(shí)，此時(shí)異物高速消融而通過其氯離子的灌注保護(hù)活組織，此技術(shù)工作異常的好。除了燒傷焦痂清創(chuàng)以外，存在本發(fā)明的其它用途和應(yīng)用。例如可以使用193nmArF準(zhǔn)分子激光或更長波長激光精確去除傷口、被感染組織、壞死組織和異物。
由于如糖尿病的疾病或過度局部壓力(例如，長期臥床而沒有運(yùn)動(dòng))的差的血液循環(huán)，人會(huì)發(fā)生褥瘡潰瘍和淺表傷口。這些潰瘍和傷口并容易通過傳統(tǒng)醫(yī)療方法康復(fù)，因?yàn)楹茈y通過例如“冷鋼”清創(chuàng)的傳統(tǒng)方法去除壞死組織而不引起阻止康復(fù)的附帶損傷。通過193nmArF準(zhǔn)分子激光輻射這樣的潰瘍和傷口將以很高的精度根除這些損傷并且沒有附帶損傷，同時(shí)消毒并且不引入另外的傳染細(xì)菌，具有所有前述優(yōu)點(diǎn)。193nmArF激發(fā)激光器將消融具有病毒感染的組織，例如眼睛表面的單純皰疹和帶狀皰疹，具有強(qiáng)控制、治愈這樣的感染的病人而沒有附帶損傷。更長波長的激光結(jié)合193nmArF準(zhǔn)分子激光將通過將激光束聚焦到與異物的直徑可比擬或者更小的直徑并且在異物附近掃描輻射的焦點(diǎn)去除海膽刺、豪豬刺、仙人掌刺、碎片，最小化對鄰近組織的附帶損傷。常規(guī)的機(jī)械方法要求去除過多的鄰近組織，因?yàn)橐恍┊愇锞哂袡M向穿過鄰近組織的倒刺。確定侵略性有機(jī)物入侵皮膚并且引起壞疽。具有很好的深度控制的193nmArF準(zhǔn)分子激光可以快速去除并且破壞這樣的有機(jī)物，最小化附帶損傷。 308nm光可以用于治療銀屑病斑塊以及白癜風(fēng)斑是公知的事實(shí)。308nm XeCl激光是優(yōu)選的這樣的光源。通過在用于消融的閾值以上的激光積分通量輻射這樣的銀屑病斑塊,可以去除加厚的銀屑病斑塊,露出下面的銀屑病紅斑塊,其可以通過亞燒蝕通量的308nm的光治療?，F(xiàn)在參考圖2，本發(fā)明的過程控制器200的一個(gè)實(shí)施例的框圖。過程控制器200包括步驟210，激光消融閾值通量/脈沖的初始基線測量，例如通過使用的合適的“檢測器”(例如，光檢測器、相機(jī)、傳感器)和/或人工判斷(壞死)組織的高度和位置。這些測量210用于執(zhí)行步驟215，整個(gè)系統(tǒng)的基線設(shè)定點(diǎn)的初始化。然后，在步驟220中，基于進(jìn)行的測量以特定波長、通量/脈沖、停留時(shí)間和/或脈沖數(shù)通過激光系統(tǒng)進(jìn)行消融。如此，對于各組織的特定消融速率可以為每個(gè)組織的類型確定期望的積分通量。在步驟230中，對(壞死)組織的高度和位置的變化反復(fù)測量，使用“檢測器170”和/或人工判斷以確定去除組織的量速率。在步驟240中，通過過程控制器200和/或人工判斷評估(壞死)組織是否被充分消融。如果評估是積極的，即，是，位置和光學(xué)參數(shù)控制器160將激光束移到鄰近的組織的未處理區(qū)域，開始步驟220中的消融。如果評估是負(fù)消極的，S卩，否，在確定是否進(jìn)行步驟270、280或290之后，位置和光學(xué)參數(shù)控制器160將調(diào)整260積分通量。在步驟270中，積分通量降低并且繼續(xù)消融，如步驟220，但是以減少的速率。步驟270還可以確定，激光消融是否應(yīng)該終止。在步驟280中，積分通量增加并且繼續(xù)消融，如步驟220，但是以增加的速率。在步驟290中，沒有改變積分通量參數(shù)并且以相同的速率繼續(xù)消融，如步驟220。此過程連續(xù)流動(dòng)直到期望的(壞死)組織的量被消融，或者自動(dòng)地在過程控制器200的控制下或者用人工判斷。圖3是激光消融過程300的流程。在步驟310中，通過系統(tǒng)100移動(dòng)地定位第一激光束以輻射組織表面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。第一激光束消融接近活組織的不期望的組織直到達(dá)到第一終止點(diǎn)。如上所述，在優(yōu)選實(shí)施例中，第一終止點(diǎn)是保留不期望的組織的薄層以確?；罱M織不被第一激光束106損壞的點(diǎn)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，例如，非壞死組織被去除，可以通過組織去除深度確定
第一終止點(diǎn)。
如上所述，在多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)光束移動(dòng)時(shí)操縱第一激光束。在步驟320中，當(dāng)激光束移動(dòng)時(shí)改變第一激光束積分通量，以改變第一激光束在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的第一激光的效果。用以影響第一激光束106消融組織的速率的任何其他變化同樣可以被改變。在步驟320的一些優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝患す馐苿?dòng)時(shí)，在表面輻射的點(diǎn)處第一激光束變化，其中第一激光束首先以較高的消融速率消融具有較高的高度的表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)組織層，并且第一激光束變化以以較低的消融速率消融具有下降的高度的表面輻射的一個(gè)或多個(gè)的點(diǎn)，以便組織的表面變得較平滑。在步驟330中，當(dāng)達(dá)到第一激光束106的終止點(diǎn)時(shí)，第一激光束的施加被終止，如上所述。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，可選的步驟340被實(shí)踐。在步驟340中，在達(dá)到第一終止點(diǎn)并且不期望的組織被減小到薄層后，通過系統(tǒng)340施加第二激光。系統(tǒng)100移動(dòng)第二激光 束111以便第二激光束消融不期望的組織的剩余薄層。持續(xù)不期望的組織的第二消融直到達(dá)到第二終止點(diǎn)，此時(shí)顯露的組織是活組織。在此點(diǎn)(步驟350)第二消融終止。在一些實(shí)施例中，如上所述，終止是自動(dòng)的。在第二終止點(diǎn)，活組織被顯露并且具有通過第一或者第二激光束(106，111)引起的最小損傷或者沒有損傷。給出此公開，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白本發(fā)明的不同的或者可選的實(shí)施例包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。作為非限制實(shí)例，本發(fā)明可以在組織的表面上的不同區(qū)域上使用多于一個(gè)的第二激光或者可以使用多于一個(gè)的第二激光以改變消融速率和/或端點(diǎn)確定。
權(quán)利要求
1.ー種用于消融具有不均勻表面的不期望的組織的系統(tǒng)，包括 第一激光束源，能夠發(fā)射具有在第一波長范圍內(nèi)的第一波長以及足以消融不期望的組織的可變第一積分通量的第一激光束； 第一積分通量調(diào)整器，用于調(diào)整所述第一積分通量；以及 第一激光定位器，操縱所述第一激光束以便所述第一激光束移動(dòng)地定位在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上并且在所述表面輻射的點(diǎn)處的所述第一積分通量隨著所述第一激光束位置改變而變化，其中處于第一級的所述第一激光束消融所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)第一點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)第一層并且所述第一通量調(diào)整器將所述第一積分通量改變到消融處于表面輻射的一個(gè)或多個(gè)第二點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)第二層的ー個(gè)或多個(gè)第二級，以便修飾所述不期望的組織的所述表面的所述外形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，在所述不期望的組織和所述第一激光束源的所述輸出之間還具有在Icm和20cm之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一積分通量大于10毫焦每平方厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是燒傷焦痂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述要消融的不期望的組織的所述厚度在IOOnm和I厘米厚度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一激光束的截面面積不連續(xù)，具有通過較低通量區(qū)域分離的兩個(gè)或更多較高積分通量區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一激光束的移動(dòng)是連續(xù)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一激光束的移動(dòng)是不連續(xù)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述第一激光束的不連續(xù)移動(dòng)是步進(jìn)和重復(fù)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是下列種類的任意ー種 i)失活和壞死組織，如瘀滯潰瘍、臁瘡損傷、壞死性筋膜炎、神經(jīng)性糖尿病潰瘍和褥瘡； )皮膚淺部腫瘤，如基底細(xì)胞瘤、鮑溫病、惡性雀斑樣痣、鱗狀細(xì)胞瘤； iii)傳染性病變，如瘊、傳染性軟疣、淺部白色以及其它類型的甲癬、單純皰疹和帯狀皰疹；以及 iV)良性病變，如痣、脂溢性角化病、汗腺瘤、黃斑瘤、皮膚息肉、光化性角化病、汗腺囊瘤、皮脂腺增生。
11.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是嵌入的有機(jī)異物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述異物是下列中的任意ー個(gè)或多個(gè)海膽刺、豪豬刺、碎片、昆蟲部分、蜱蟲和蜱蟲部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是疤痕組織并且對所述外形的所述修飾是粗糙化。
14.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中對所述外形的所述修飾是羽化并且所述不期望的組織是疤痕組織。
15.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織包括下列中的ー個(gè)或多個(gè)淺表性皺紋、過量的疤痕組織以及皮膚疹斑。
16.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織表面外形通過平滑修飾。
17.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一波長范圍在200納米和11微米之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一波長是308nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是銀屑病斑塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，還包括光學(xué)檢測器以測量從所述不期望的組織反射或者散射的光的光學(xué)標(biāo)志。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng),其中在由光學(xué)標(biāo)志確定的第一終止點(diǎn)處終止所述第一消融。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)標(biāo)志是下列中的ー個(gè)或多個(gè)黑暗程度、顏色變化、反射光量的變化、散射光量的變化以及表面粗糙度的變化。
23.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一消融去除壞死組織并且在留下至少250nm厚度的保護(hù)厚度的其下面是活組織的組織的保護(hù)端點(diǎn)處終止。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)厚度在250nm和Imm之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述激光是脈沖的并且所述脈沖的脈沖速率是可變的。
26.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述激光是脈沖的并且所述脈沖的所述脈沖寬度是可變的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述激光束的所述脈沖寬度在5納秒到50納秒之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中輻射所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的所述激光停留時(shí)間是可變的。
29.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一激光的每脈沖通量是可變的。
30.一種用于去除不期望的組織的方法，包括如下步驟 在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面之上移動(dòng)第一激光束； 檢測在所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的所述表面的高度； 提高所述第一激光束的第一積分通量以增加在具有較高高度的所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的一個(gè)或多個(gè)層處的第一消融；以及 降低所述第一積分通量以減少具有下降的高度的所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述第一消融，以便消融的表面比所述原始非均勻表面更平滑。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一激光束的移動(dòng)是連續(xù)的。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述第一激光束的移動(dòng)是不連續(xù)的。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一激光束的不連續(xù)移動(dòng)是步進(jìn)和重復(fù)的。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述不期望的組織是通過改變所述激光束的所述積分通量粗糙化而不是變得更平滑的疤痕組織。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述不期望的組織是通過改變所述激光束的ー個(gè)或多個(gè)的所述積分通量羽化而不是變得更平滑的疤痕組織。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述不期望的組織包括下列中的ー個(gè)或多個(gè)淺表性皺紋、過量的疤痕組織以及皮膚疹斑。
37.ー種用于消融具有不均勻表面的不期望的組織的系統(tǒng)，包括 第一激光束源，能夠發(fā)射具有在第一波長范圍內(nèi)的第一波長以及足以消融組織的可變第一積分通量的第一激光束； 第二激光束源，能夠發(fā)射具有在第二波長范圍內(nèi)的第二波長以及足以消融不期望的組織的可變第二積分通量的第二激光束； 一個(gè)或多個(gè)調(diào)整器用于調(diào)整所述第一積分通量和所述第二積分通量；以及ー個(gè)或多個(gè)激光定位器，操縱所述第一激光束以便所述第一激光束移動(dòng)地定位在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上直到達(dá)到第一終止點(diǎn)，在達(dá)到第一終止點(diǎn)后所述激光定位器隨后進(jìn)一歩定位所述第二激光束以便所述第二激光束消融所述不期望的組織的保護(hù)厚度直到達(dá)到顯露組織是活組織的第二終止點(diǎn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述激光是脈沖的并且所述脈沖的脈沖速率是可變的。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述激光是脈沖的并且所述脈沖的所述脈沖寬度是可變的。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)第一點(diǎn)處的所述第一激光束積分通量隨所述第一激光束位置改變而變化，其中所述第一激光束首先消融具有較高高度的表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的一個(gè)或多個(gè)層并且所述第一激光束積分通量變化以減少具有較低高度的表面輻射的一個(gè)或多個(gè)第二點(diǎn)處的所述第一消融，以便首先消融的表面比所述原始非均勻表面更平坦。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的系統(tǒng)，其中所述第一激光束積分通量通過下列中的ー個(gè)或多個(gè)變化所述第一激光通量/脈沖、所述第一激光的脈沖寬度、所述第一激光的脈沖速率以及所述第一激光束在輻射點(diǎn)處的停留時(shí)間。
42.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，在所述不期望的組織和所述激光束源的所述輸出之間還具有在Icm和20cm之間的工作距離。
43.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第一積分通量大于10毫焦每平方厘米。
44.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二終止點(diǎn)由吸收劑自動(dòng)確定，所述吸收劑吸收足夠的所述第二激光束的能量以防止對所述活組織的附帯損傷。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是溶解鹽。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是溶解離子。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中通過所述溶解離子的電子的光脫離吸收所述第二激光束能量。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是溶解鹵化物鹽。
49.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是懸浮體中的物質(zhì)。
50.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是氯化物離子并且第二波長是193nm。
51.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是在被消融的所述不期望的組織層下面的活組織層中自然出現(xiàn)的ー種或多種離子。
52.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是填充在被消融的所述不期望的組織層下面的含鹽溶液。
53.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是皮下給予的含鹽溶液。
54.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是生理鹽水溶液。
55.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是濃度范圍在每升水3-25克NaCl之間的水NaCl溶液。
56.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是通過靜脈注射引入的含鹽溶液。
57.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二激光是具有在5納秒到50納秒之間的脈沖寬度的脈沖。
58.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二激光束的截面是非連續(xù)的，具有通過較低通量區(qū)域分離的兩個(gè)或更多較高積分通量區(qū)域。
59.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二激光束相對于所述表面的移動(dòng)是連續(xù)的。
60.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第二激光束相對于所述表面的移動(dòng)是不連續(xù)的。
61.根據(jù)權(quán)利要求57的系統(tǒng)，其中所述第二激光束的非連續(xù)移動(dòng)是步進(jìn)和重復(fù)的。
62.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述不期望的組織是下列中的任意ー種 i)失活和壞死組織，如瘀滯潰瘍的、臁瘡損傷、壞死性筋膜炎、神經(jīng)性糖尿病潰瘍和褥瘡； ii)皮膚淺部腫瘤，如基底細(xì)胞瘤、鮑溫病、惡性雀斑樣痣、鱗狀細(xì)胞瘤； iii)傳染性病變，例如瘊、傳染性軟疣、淺部白色以及其它類型的甲癬、單純皰疹和帶狀皰疹；以及 iV)良性病變，例如痣、脂溢性角化病、汗腺瘤、黃斑瘤、皮膚息肉、光化性角化病、汗腺囊瘤、皮脂腺增生。
63.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述第一波長是308nm并且所述不期望的組織是銀屑病斑塊
64.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，還包括光學(xué)檢測器以測量從所述不期望的組織或者顯露的活組織反射或者散射的光的光學(xué)標(biāo)志。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中所述第二消融在由光學(xué)標(biāo)志確定的第二終止點(diǎn)處終止。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng),其中所述光學(xué)標(biāo)志是下列中的ー個(gè)或多個(gè)散射光量的變化、反射光量的變化、來自照射所述被消融的區(qū)域的入射光的散射/反射光的光譜分布的變化。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)標(biāo)志是因當(dāng)具有第二波長的所述第二激光輻射所述顯露的活組織時(shí)由所述第二激光產(chǎn)生的新原子種的出現(xiàn)而增加的散射光。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中所述新原子種是在水環(huán)境中溶解的氯原子，所述第ニ波長是193nm并且輻射的表面同樣用光源照射，所述光源具有通過單光子激發(fā)或多光子激發(fā)與在氯原子中的電子躍遷共振的波長。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述照射光源具有對應(yīng)于氯原子中的強(qiáng)單光子電子躍遷的838nm或859nm處或附近的紅外波長。
70.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述照射光源具有對應(yīng)于氯原子中的強(qiáng)雙光子電子躍遷的233nm處或附近的紫外波長。
71.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述光學(xué)檢測器接收表明具有第二波長的所述第ニ激光已經(jīng)顯露活組織的光學(xué)標(biāo)志時(shí)，剰余的不期望的組織的區(qū)域的輻射被終止，并且所述激光輻射被重新導(dǎo)引到其中所述活組織仍被將要通過激光輻射去除的不期望的組織覆蓋的新的區(qū)域。
72.—種消融不期望的組織的方法，包括如下步驟 在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上移動(dòng)定位第ー激光束以去除鄰近活組織的所述不期望的組織直到達(dá)到第一終止點(diǎn)，在該點(diǎn)處保留不期望的組織的薄層以確保所述活組織沒有被所述激光破壞。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中在所述終止點(diǎn)處的所述不期望的組織的所述厚度不大于250納米。
74.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中當(dāng)所述第一激光束移動(dòng)時(shí)所述第一激光束變化以改變在所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上的所述第一激光的影響。
75.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中所述第一激光束包括通過下述方式中的ー個(gè)或多個(gè)變化的第一激光束積分通量通量/脈沖的變化、脈沖速率的變化、脈沖寬度的變化以及輻射點(diǎn)處的停留時(shí)間的變化。
76.根據(jù)權(quán)利要求75的方法,其中當(dāng)所述第一激光束移動(dòng)時(shí)所述第一激光束積分通量在所述表面輻射的點(diǎn)處變化，其中所述第一激光束積分通量首先以較高的消融速率消融具有具有較高高度的所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的一個(gè)或多個(gè)層，并且所述第一激光束積分通量變化從而以較低的消融速率消融具有下降的高度的表面輻射的ー個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，以便所述不期望的組織的所述表面變得更平滑。
77.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，還包括如下步驟 在達(dá)到第一終止點(diǎn)后移動(dòng)第二激光束以便所述第二激光束消融不期望的組織的所述薄層直到達(dá)到所述顯露的組織是活組織的第二終止點(diǎn)。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中所述第二激光束的移動(dòng)是連續(xù)的。
79.根據(jù)權(quán)利要求77的系統(tǒng)，其中所述第二激光束的移動(dòng)是不連續(xù)的。
80.根據(jù)權(quán)利要求77的系統(tǒng)，其中所述第二激光束的不連續(xù)移動(dòng)是步進(jìn)和重復(fù)的。
81.根據(jù)權(quán)利要求77的系統(tǒng)，其中因?yàn)楫?dāng)具有第二波長的所述第二激光輻射所述顯露的活組織時(shí)通過所述第二激光產(chǎn)生的新原子種的出現(xiàn)，散射或者發(fā)射的光增加時(shí)，所述不期望的組織的區(qū)域的輻射被停止，并且所述激光輻射被重新導(dǎo)引到其中所述活組織仍被要通過激光輻射去除的壞死組織覆蓋的新的區(qū)域。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的系統(tǒng)，其中所述散射光來自具有對應(yīng)于溶解在水環(huán)境中的氯原子的強(qiáng)電子躍遷的838nm或859nm處或附近的第三紅外波長的第三光源的照射。
83.根據(jù)權(quán)利要求81的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射的光是源于通過具有對應(yīng)于溶解在水環(huán)境中的氯原子的強(qiáng)雙光子電子躍遷的233nm處或者附近的第三紫外波長的第三激光光源誘導(dǎo)的激光誘導(dǎo)的熒光。
84.ー種用于消融不期望的組織的系統(tǒng)，包括 裝置，用于移動(dòng)第一激光束以定位在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上直到第一終止點(diǎn)；以及在達(dá)到所述第一終止點(diǎn)后移動(dòng)第二激光束以便所述第二激光束消融保護(hù)厚度的所述不期望的組織直到達(dá)到所述顯露組織是活組織的第ニ終止點(diǎn)。
85.根據(jù)權(quán)利要求84的系統(tǒng)，還包括 裝置，用于改變第一激光束，其中所述第一激光束積分通量首先以較高的消融速率消融具有較高的高度的表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的一個(gè)或多個(gè)層并且隨后所述積分通量改變從而以較低的消融速率消融具有下降的高度的所述表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)以便所述表面變得更平滑。
86.ー種用于消融不期望的組織的系統(tǒng)，包括 裝置，用于在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上移動(dòng)地定位第一激光束以去除鄰近活組織的不期望的組織直到達(dá)到第一終止點(diǎn)，在此點(diǎn)保留不期望的組織的薄層以確保所述活組織不被所述激光損壞。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，還包括 裝置，用于在達(dá)到第一終止點(diǎn)后移動(dòng)第二激光束，以便所述第二激光束消融所述不期望的組織的薄層直到達(dá)到所述顯露的組織是活組織的第二終止點(diǎn)。
88.ー種用于消融不期望的組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括 第一致動(dòng)器，在表面輻射的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的所述不期望的組織的ー個(gè)或多個(gè)表面上移動(dòng)地定位第一激光束以去除鄰近活組織的不期望的組織直到達(dá)到第一終止點(diǎn)，在此點(diǎn)保留不期望的組織的薄層以確保所述活組織不被所述激光損壞。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，還包括 第二致動(dòng)器，在達(dá)到第一終止點(diǎn)后移動(dòng)第二激光束以便所述第二激光束消融所述不期望的組織的薄層直到達(dá)到所述顯露的組織是活組織的第二終止點(diǎn)。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述第一和第二致動(dòng)器是相同的，而產(chǎn)生所述第一激光束的第一手術(shù)激光儀器被產(chǎn)生所述第二激光束的第二手術(shù)激光儀器替代。
全文摘要
公開的是使用激光消融有效去除組織的改善的系統(tǒng)和方法。第一激光器發(fā)射具有足以消融組織的可變第一積分通量的第一激光束。第一激光束可移動(dòng)地定位在組織的一個(gè)或多個(gè)表面上并且第一積分通量隨著位置在不同級上變化，因此，為了修飾組織表面的外形，在不同表面位置上消融不同厚度的組織。修飾包括組織平滑、去除、羽化、銳化以及粗糙化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中焦痂的組織被去除，顯露活組織。在可選優(yōu)選實(shí)施例中，具有足以消融組織的積分通量的一個(gè)或多個(gè)具有不同波長的另外的激光束在組織的表面上移動(dòng)直到第二消融達(dá)到第二自動(dòng)終止點(diǎn)，例如，通過吸收第二激光束而沒有產(chǎn)生持續(xù)消融必須的溫度升高的終止點(diǎn)之下的化學(xué)影響而確定第二自動(dòng)終止點(diǎn)。
文檔編號A61B18/20GK102843987SQ201180018660
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者D·P·康納斯, J·費(fèi)爾森斯坦, R·E·特里辛斯基, J·J·韋恩, D·S·祖潘斯基-尼爾森 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司