CN113040902B

CN113040902B - 激光消蚀导管

Info

Publication number: CN113040902B
Application number: CN202110309720.6A
Authority: CN
Inventors: 于波; 康维; 候静波; 贾海波; 赵晨; 徐晨阳
Original assignee: Panorama Scientific Co ltd; Harbin Medical University
Current assignee: Panorama Scientific Co ltd; Harbin Medical University
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2041-03-23
Also published as: CN113040902A

Abstract

本申请提供一种激光消蚀导管，激光消蚀导管包括管体以及激光合束器，管体内设有光纤束，光纤束用于将激光光束从管体的近端传播至管体的远端。激光合束器与管体的远端连接，且位于激光光束的传播路径上，用于扩散激光光束，以使从激光合束器出射的激光光束被整合为横截面为一个平面的光束；其中，横截面为垂直于管体的延伸方向的截面。能够使激光脉冲能够均匀地分布在整个导管前端，增加受到消蚀治疗的组织面积，提高手术成功率。

Description

激光消蚀导管

技术领域

本发明涉及医疗器材领域，具体而言，涉及一种激光消蚀导管。

背景技术

经皮冠状动脉介入治疗手术通常将指定位管送至待扩张的冠状动脉口，再将相应大小的球囊沿导丝送到狭窄的节段，根据病变的特点用适当的压力和时间进行扩张，达到解除动脉狭窄的目的。近年来，准分子激光冠脉内斑块消蚀术使用了导管设计和脉冲式发射的紫外冷光源，提高了手术的有效性和安全性。紫外激光光源能被生物组织有效地吸收，能提供足够的能量来破坏表面组织的分子间作用力。同时，光被组织吸收后引起局部温度上升并引起光-声消融和光-热消融效应，能够进一步消蚀被光照射到的组织表面的一个薄层，对周围的组织影响很小。导管顺利通过病变后，使用球囊能充分扩张并植入支架，能完成血运重建。

经发明人研究发现，现有的激光斑块消蚀术导管系统存在如下缺点：

受到激光消蚀的组织面积小，治疗效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光消蚀导管，其能够使激光脉冲能够均匀地分布在整个导管前端，增加受到消蚀治疗的组织面积，提高手术成功率。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种激光消蚀导管，包括：

管体，管体内设有光纤束，光纤束用于将激光光束从管体的近端传播至管体的远端；

以及激光合束器，激光合束器与管体的远端连接，且位于激光光束的传播路径上，用于扩散激光光束，以使从激光合束器出射的激光光束被整合为横截面为一个平面的光束；其中，横截面为垂直于管体的延伸方向的截面。

在可选地实施方式中，激光合束器设置有相连的插接部和限位部，插接部的外径小于限位部的外径，以使限位部与插接部连接的一侧形成阻挡结构；插接部插接于管体的远端，且管体的远端端面与阻挡结构抵持。

在可选地实施方式中，阻挡结构设置为环形阻挡面。

在可选地实施方式中，限位部的外周面包括与限位部的远端端面连接的第一锥形面，第一锥形面的直径在从管体的近端向管体的远端的方向上逐渐减小；第一锥形面与限位部的远端端面的交线为环形切刃。

在可选地实施方式中，激光合束器设有相对的入射面和出射面，入射面和出射面均设置为第二锥形面，入射面位于出射面靠近管体的近端的一侧；第二锥形面的直径在从管体的近端向管体的远端的方向上逐渐减小。

在可选地实施方式中，激光消蚀导管还包括供导丝穿设的定位管，定位管的远端与激光合束器连接，且激光合束器设有与定位管连通的导丝腔。

在可选地实施方式中，定位管的远端插接于导丝腔的近端。

在可选地实施方式中，导丝腔包括相连的第一腔段和第二腔段，第一腔段的内径大于第二腔段的内径，第一腔段相比第二腔段靠近管体的近端设置，定位管的远端插接于第一腔段内。

在可选地实施方式中，第一腔段和第二腔段之间设有变径腔段，变径腔段的近端与第一腔段的远端连通，变径腔段的远端与第二腔段的近端连通，变径腔段的直径在从管体的近端向管体的远端的方向上逐渐减小；且变径腔段的近端直径不小于定位管的内径，变径腔段的远端直径不大于第二腔段的直径。

在可选地实施方式中，激光合束器采用二氧化硅或蓝宝石晶体制成。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供了一种激光消蚀导管，通过在导管的远端设置激光合束器，从光纤束出射的多束相互独立的激光光束需要经过激光合束器后才能射向患者组织，对组织进行激光消蚀治疗。由于多束相互独立的激光光束经过激光合束器后，每束激光光束均被扩散，原来光纤中的圆柱形光柱被扩散为圆锥形光柱，也即，在激光合束器中传播的单束激光光束的横截面的直径在从导管的近端向导管的远端的方向上逐渐增大，如此，在激光光束从激光合束器出射后，每束激光光束的横截面相比未经过激光合束器的激光光束的横截面更大，多束激光光束存在交叉的光面，从而改善甚至消除由于光纤束排列缺陷而形成的盲区，使得光纤束出射的多束激光光束被整合为横截面为一个平面的光束，也即，多束激光光束的横截面不是相互独立的，不存在间隙。如此，能够增大激光光束与管体远端的组织的接触面积，对组织进行更大面积的消蚀治疗，使更多斑块组织接受治疗，提高治疗效果，提高手术成功率。

同时，原光纤中的光束经过激光合束器扩散后，扩散后的光束可以覆盖管体和其管壁的前端，能够进一步增加治疗面积。换句话说，现有技术中，光纤仅位于管体的管腔中，管体的管壁所对应的管体前端位置没有光束射出，无法进行激光消蚀。本申请的激光消蚀导管，光束经过激光合束器后被扩散，光束覆盖的横截面积比管体的横截面外轮廓所围成的区域更大，消蚀面积更大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的激光消蚀导管的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例的激光消蚀导管的结构示意图；

图3为本发明实施例的激光合束器的结构示意图；

图4为本发明实施例的激光合束器的变形结构示意图。

图标:

100-管体；101-后端；102-前端；103-管壁；104-接口；105-脉冲激光器；106-光纤束；108-激光合束器；201-近端端面；202-定位管；203-第一腔段；204-第二腔段；205-插接部；206-限位部；207-钝角刀锋；208-远端端面；210-扩散光束；301-变径腔段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，激光消蚀术使用的导管系统植入人体后，利用激光光束对组织进行消蚀。由于激光光束通过多根光纤进行传播，每根光纤为圆柱形，多根光纤排布在导管的管腔中，由于光纤的外周面为圆柱面，多根光纤排列后，多根光纤构成的光纤束106中存在多个缝隙，由于每根光纤射出的光束为圆柱光，在多根光纤形成的缝隙处没有光束射出，从而形成消蚀盲区，进而导致组织消蚀不充分。

请参阅图1-图4，鉴于此，本实施例提供了一种激光消蚀导管，能够扩散由光纤束106射出的激光光束，从而使多个激光光束被整合为一个光柱，从而消除消蚀盲区，增大消蚀面积，组织消蚀更加充分。

应当理解，本领域技术人员可以知晓的是，激光消蚀导管使用时，其前端102与患者接触，后端101供医生操作，为便于描述，激光消蚀导管的每个零部件靠近前端102的一端为远端，靠近后端101的一端为近端。

本实施例中，激光消蚀导管包括管体100以及激光合束器108，管体100内设有光纤束106，光纤束106用于将激光光束从管体100的近端传播至管体100的远端。激光合束器108与管体100的远端连接，且位于激光光束的传播路径上，用于扩散激光光束，以使从激光合束器108出射的激光光束被整合为横截面为一个平面的光束；其中，横截面为垂直于管体100的延伸方向的截面。

本实施例提供的激光消蚀导管，通过在导管的远端设置激光合束器108，从光纤束106出射的多束相互独立的激光光束需要经过激光合束器108后才能射向患者组织，对组织进行激光消蚀治疗。由于多束相互独立的激光光束经过激光合束器108后，每束激光光束均被扩散，激光光束由原来的圆柱形光柱变为圆锥形光柱，也即，在激光合束器108中传播的单束激光光束的横截面的直径在从导管的近端向导管的远端的方向上逐渐增大，如此，在激光光束从激光合束器108出射后，每束激光光束的横截面相比未经过激光合束器108的激光光束的横截面更大，多束激光光束存在交叉的光面，被扩散的激光光束能够填充多根光纤之间的缝隙，从而改善甚至消除由于光纤束106排列缺陷而形成的盲区，使得光纤束106出射的多束激光光束被整合为横截面为一个平面的光束，也即，多束激光光束的横截面不是相互独立的，不是由多个圆面紧密排布的，不存在间隙。如此，能够增大激光光束与管体100远端的组织的接触面积，对组织进行更大面积的消蚀治疗，使更多斑块组织接受治疗，提高治疗效果，提高手术成功率。

例如，图1中，采用虚线表示激光光束在穿过激光合束器108的过程中的扩散形态，从激光合束器108出射的激光光束可以称作扩散光束210。

本实施例中，可选地，管体100为长条形圆柱形管，管体100的壁厚以及管腔的内径按需设置，本实施例中不进行具体限定。

本实施例中，可选地，激光合束器108为回转体，激光合束器108的中部设有导丝腔，导丝腔与激光合束器108同轴，导丝腔用于穿设导丝。换句话说，激光合束器108的横截面形状为圆环形。

请参阅图3，可选地，激光合束器108包括同轴设置的插接部205和限位部206，插接部205和限位部206均为回转体结构，限位部206与插接部205连接的端面形成有环形阻挡面，导丝腔同时贯穿插接部205和限位部206。插接部205用于插接在管体100的远端并与管体100的管壁103固定连接，限位部206与管体100的远端面抵持并暴露在管体100外，且限位部206的外周面不凸出管体100的外管壁103，例如，限位部206的外周面的至少部分与管体100的外周壁位于同一圆柱面上，二者的交接处平滑连接，不易出现阶梯结构。

应当理解，在其他实施例中，限位部206与插接部205连接的端面形成的阻挡结构可以是在限位部206周向间隔排布的多个独立的面。

此外，限位部206的结构设计，使得限位部206的部分凸出管体100的内管壁设置，如此，限位部206的外径大于管体100的内径，能够提高对于光束向四周扩散的效果，使光束被扩散后能够覆盖的面积更大。

进一步的，插接部205的横截面形状为圆环形，插接部205具有远离限位部206的近端端面201，插接部205的近端端面201为圆锥面，插接部205的近端端面201的直径在从管体100的近端向管体100的远端的方向上逐渐减小。可选地，插接部205的近端端面201的纵截面轮廓线与预设基准线的夹角为6°-10°，例如，插接部205的近端端面201的纵截面轮廓线与预设基准线的夹角为6°、8°或10°，其中，插接部205的近端端面201的纵截面为过插接部205的轴线的截面，预设基准线为垂直于插接部205的轴线的直线。如此设计，保证从光纤束106射出的激光光束进入激光合束器108的入射角为6°-10°，能够减少光纤束106的远端面和合束器的近端端面201的镜面反射，使更多的激光光束通过激光合束器108后射向组织，并且起到保护近端的脉冲激光器105的作用。

进一步的，位于插接部205的导丝腔包括连通的第一腔段203和第二腔段204，第一腔段203和第二腔段204均为圆柱孔，第一腔段203远离第二腔段204的一端位于插接部205的近端端面201上，第一腔段203的内径大于第二腔段204的内径，如此，在第一腔段203和第二腔段204的连接处形成环形台阶。第一腔段203中用于插接用于穿设导丝的定位管202，定位管202能够与环形台阶抵持。

通过将导丝腔设置为内径不等的第一腔段203和第二腔段204的组合形式，第一腔段203中插接定位管202，第二腔段204仅供导丝穿设，第二腔段204的直径可以设置为不大于定位管202的内径，如此，在激光合束器108上开孔的面积小，能够减小激光合束器108开孔后对激光光束扩散的不利影响，从而保证激光光束扩散后能够形成完整的光面。

进一步的，第二腔段204的直径设置为与定位管202的管腔内径相等。

请参阅图4，在其他实施例中，第二腔段204的直径设置为小于定位管202的管腔内径，且第二腔段204能供导丝穿过。在此实施例中，第一腔段203和第二腔段204之间还设有变径腔段301，变径腔段301的近端与第一腔段203的远端连通，变径腔段301的远端与第二腔段204的近端连通，变径腔段301的直径在从管体100的近端向管体100的远端的方向上逐渐减小；且变径腔段301的近端直径等于定位管202的内径，变径腔段301的远端直径等于第二腔段204的直径。

如此设置，当导丝的远端插入定位管202并从第二腔段204穿出时，由于定位管202和第二腔段204之间设有变径腔段301，变径腔段301具有引导导丝从定位管202进入第二腔段204的作用，即使第二腔段204的直径小于定位管202的内径，也不会在第二腔段204和定位管202的连接处形成阻挡导丝的台阶面，导丝穿设方便。且第二腔段204的直径小于定位管202的内径，在第二腔段204满足导丝穿设的前提下，可以将第二腔段204的直径设置为基本与导丝的直径相等，从而能够尽可能减小激光合束器108上的开孔面积，有效改善开口区域减弱激光光束的扩散的情况。并且可以将定位管202的内径设置为大于导丝的直径，导丝在定位管202中穿设时与定位管202的管壁103的接触面积小，二者之间的摩擦力小，导管系统相对于导丝移动更加便捷，且减少导丝的磨损，延长使用寿命。

在其他实施例中，在满足导丝顺利穿设于导丝腔和定位管202的前提下，变径腔段301的近端直径可以设置为大于定位管202的内径，变径腔段301的远端直径可以设置为小于第二腔段204的直径。

本实施例中，可选地，限位部206的横截面形状为圆环形，第二腔段204同时位于插接部205和限位部206上。限位部206的远端端面208设置为圆锥面，远端端面208和近端端面201的锥度相等且二者互为平行面。

进一步的，限位部206的外周壁靠近其远端的部分设置为圆锥面，以限位部206的纵截面为例进行进一步说明，在限位部206的纵截面外轮廓中，限位部206的外周壁与远端端面208连接的部分与远端端面208的夹角为钝角，角度范围在95°-105°之间，例如，夹角为95°、100°或105°等。如此，限位部206的外周壁与远端端面208的连接处形成环形的钝角刀锋207，该钝角的设计避免出现锯齿或者毛刺，也不需要再加工倒角。在激光消蚀术时，钝角刀锋207能切割血管壁103被激光消蚀过的组织，以机械切割效果补充激光消蚀的治疗，并且钝角刀锋207在导丝的指引下也不会伤害健康的血管壁103，提高手术的安全性和可靠性。

并且，在加工制造时，限位部206的远端端面208被打磨光滑，避免划痕、凹坑、破损等破坏表面的瑕疵。进一步的，在限位部206的外周壁可以采用介质镀膜的方式镀上一层反射膜，使得原本从外侧出射的光被反射，让更多的光从激光合束器108的远端端面208出射。

应当理解，插接部205的近端端面201即为激光合束器108的入射面，限位部206的远端端面208即为激光合束器108的出射面。

本实施例中，可选地，用于插接导丝的定位管202的远端插接在第一腔段203中，且定位管202的内径与变径段301的近端直径相等。定位管202的近端可以位于管体100的近端面上，或者，定位管202的近端位于管体100的管壁103上。并且，光纤束106排布在定位管202和管体100之间，定位管202起到巩固和保护光纤束106的作用，也使得导丝能够在定位管202的管腔中顺利穿行。

请参阅图2，本实施例中，可选地，激光光束通过激光合束器108后，所有的激光光束均被扩散，所有的激光光束被合成到一个出射面，更均匀地传播到导管远端的组织上。

可选地，光纤的数值孔(NA)径选择在0.15至0.45之间，内芯直径在0.2微米至1微米之间。整个激光合束器108的轴长应至少让光纤出射的光斑大小扩散为光纤内芯尺寸的两倍以上，以保证光束能够比较均匀的分布在合束器的远端端面208。例如，当光纤的数值孔径为0.2，内芯直径为0.6mm，而且激光合束器108和光纤内芯都使用二氧化硅时，合束器的轴长应当满足：轴长≥内芯半径/tan(arcsin(NA))＝1.47mm。同时，合束器的轴长不宜超过3mm，因为长刚性器件将增加导管在血管内穿行的阻力并增加伤害血管壁103的风险。插接部205的轴长应至少在1mm以上，以保证激光合束器108和管体100的管壁103有足够的固接面积。

本实施例中，激光消蚀导管还包括用于产生激光的脉冲激光器105，管体100的近端的接口104与脉冲激光器105连接，脉冲激光器105用于将激光传播至光纤束106。脉冲激光器105的波长在300纳米至420纳米之间。可选地，脉冲激器是Nd:YAG(Neodymium-dopedYttriumAluminiumGarnet；Nd：Y3Al5O12钇铝石榴石晶体)三次谐波激光器，波长为355纳米。光纤束106在远端端面208出射的每次脉冲能量通量至少为50mJ/mm2。由于激光合束器108的存在，光纤束106在近端的入射能量会有所区别。假设光纤束106入射端面积为A，合束器出射端面的横截面积为B，那光波导在近端的入射能量通量则应当为B*50mJ/mm2/A。光纤束106出射的脉冲频率至少为10Hz，可选地，在25Hz至40Hz之间。

可选地，脉冲激光器105是准分子激光器，波长为308纳米。光纤束106在远端端面208出射的每次脉冲能量通量至少为30mJ/mm2，类似的，光纤束106在近端的入射能量通量则应当为B*30mJ/mm2/A。光纤束106出射的脉冲频率至少为10Hz，可选地，在25Hz至40Hz之间。

本实施例提供的激光消蚀导管，能够使激光脉冲能够均匀地分布在整个导管的前端102，增加受到消蚀治疗的组织面积，提高手术成功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光消蚀导管，其特征在于，包括：

管体，所述管体内设有光纤束，所述光纤束用于将激光光束从所述管体的近端传播至所述管体的远端；

激光合束器，所述激光合束器与所述管体的远端连接，所述光纤束的远端与所述激光合束器的近端抵持；所述激光合束器位于所述激光光束的传播路径上，用于扩散所述激光光束，以使从所述激光合束器出射的所述激光光束被整合为横截面为一个平面的光束；其中，所述横截面为垂直于所述管体的延伸方向的截面；所述激光合束器设置有相连的插接部和限位部，所述插接部的外径小于所述限位部的外径，以使所述限位部与所述插接部连接的一侧形成阻挡结构；所述插接部插接于所述管体的远端，且所述管体的远端端面与所述阻挡结构抵持；所述限位部的外周面包括与所述限位部的远端端面连接的第一锥形面，所述第一锥形面的直径在从所述管体的近端向所述管体的远端的方向上逐渐减小；所述第一锥形面与所述限位部的远端端面的交线为环形切刃；所述激光合束器设有相对的入射面和出射面，所述入射面和所述出射面均设置为第二锥形面，所述入射面位于所述出射面靠近所述管体的近端的一侧；所述第二锥形面的直径在从所述管体的近端向所述管体的远端的方向上逐渐减小；

以及供导丝穿设的定位管，所述定位管的远端与所述激光合束器连接，且所述激光合束器设有与所述定位管连通的导丝腔；所述导丝腔包括相连的第一腔段和第二腔段，所述第一腔段的内径大于所述第二腔段的内径，所述第一腔段相比所述第二腔段靠近所述管体的近端设置，所述定位管的远端插接于所述第一腔段内。

2.根据权利要求1所述的激光消蚀导管，其特征在于：

所述阻挡结构设置为环形阻挡面。

3.根据权利要求1所述的激光消蚀导管，其特征在于：

所述第一腔段和所述第二腔段之间设有变径腔段，所述变径腔段的近端与所述第一腔段的远端连通，所述变径腔段的远端与所述第二腔段的近端连通，所述变径腔段的直径在从所述管体的近端向所述管体的远端的方向上逐渐减小；且所述变径腔段的近端直径不小于所述定位管的内径，所述变径腔段的远端直径不大于所述第二腔段的直径。

4.根据权利要求1所述的激光消蚀导管，其特征在于：

所述激光合束器采用二氧化硅或蓝宝石晶体制成。