用于移除软组织的激光能量设备.pdf

本发明涉及一种通过抽吸而提高软组织移除的手术过程的设备和方法，并且尤其涉及一种设备和方法，利用基本上受引导穿越入口的激光能量，以更容易和安全地促进从患者活体分离软组织。本发明对皮下脂肪切除术或人体塑形的手术过程具有即时和直接的应用，以及对其它软组织移除的手术程序的应用，所述其它软组织诸如脑组织、眼睛组织和对于其它软组织抽吸技术难以接近的其它软组织。

1、  一种激光软组织抽吸设备，包括：
抽吸套管，具有近端和远端，该抽吸套管具有内腔，该内腔在近端设置有连接至已抽吸软组织出口的流体流动连接部；
至少一个抽吸入口，其邻近抽吸套管远端，并且与内腔流体流动连通；
激光引导管，沿着抽吸套管外部纵向地延伸，所述激光引导管从抽吸套管近端延伸，并且在所述至少一个抽吸入口附近的激光引导管终点处终止；以及
激光能量传输引导装置，其在所述激光引导管内以及抽吸套管外部纵向地延伸，所述激光能量传输引导装置从抽吸套管近端处的激光能量源延伸至激光引导管终点附近的点，该激光能量传输引导装置配置成引导激光能量基本上越过抽吸入口。

2、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，抽吸套管设置在激光引导管内，由此在抽吸套管的外径和激光引导管的内径之间提供激光引导内腔，该激光能量传输引导装置设置在所述激光引导内腔内。

3、  根据权利要求2所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括：
抽吸入口帽，所述抽吸入口帽适于接收激光引导管的远端，并且具有与内腔流体流动相通的腔，抽吸入口设置在抽吸入口帽内。

4、  根据权利要求2所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括设置在激光引导管的远端处的填充材料，该填充材料配置成密封激光引导内腔。

5、  根据权利要求4所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，填充材料延伸贯穿激光引导内腔。

6、  根据权利要求5所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，填充材料包括导热片。

7、  根据权利要求5所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，填充材料包括导热材料。

8、  根据权利要求4所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，填充材料包括环氧树脂。

9、  根据权利要求4所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，填充材料配置成扩散从激光能量传输引导装置引导的激光能量。

10、  根据权利要求2所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，激光引导管包括适于接纳激光能量传输引导装置的适形配件。

11、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，激光引导管适于容纳流体和激光纤维引导管系统，其具有围绕激光能量传输引导装置的共轴流体通道，由此提供了激光能量传输引导装置的流体冷却。

12、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，激光引导管终点在与抽吸入口相对的位置处与内腔相交。

13、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，激光引导管终点相对于抽吸入口位于远侧。

14、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括反射面，其接近激光引导管终点，并且配置成反射激光能量穿越抽吸入口。

15、  根据权利要求14所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，反射面是设置在内腔内的平坦镜子。

16、  根据权利要求14所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，反射面是套管末端的内表面。

17、  根据权利要求14所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，反射面基本上是抛物线形的。

18、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括置于激光能量传输引导装置和抽吸入口之间的扩散器或聚焦设备。

19、  根据权利要求18所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，扩散器或聚焦设备包括光学环氧树脂。

20、  根据权利要求18所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，扩散器或聚焦设备设置在套管末端内。

21、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，激光能量传输引导装置包括激光纤维和护套。

22、  根据权利要求21所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，护套是聚四氟乙烯护套。

23、  根据权利要求1所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括安全开关，适于在触发所述安全开关时防止激光能量进入激光能量传输引导装置。

24、  根据权利要求23所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括温度传感器，设置在激光引导管中，并且配置成在激光能量传输引导装置过热时触发安全开关。

25、  根据权利要求23所述的激光软组织抽吸设备，其特征在于，还包括压力传感器，其设置在抽吸套管内，并且配置成在确定内腔中不合适的内压时触发安全开关。

26、  一种从患者抽吸软组织的活体手术方法，包括：
将抽吸套管插入穿过患者表皮，从而抽吸套管的远端设置在软组织的区域中，所述抽吸套管设置有内腔，其与邻近抽吸套管远端的至少一个抽吸入口流体流动相通；
从激光能量源提供激光能量至激光能量传输引导装置，激光能量传输引导装置在激光引导管中纵向延伸，所述激光引导管沿着抽吸套管的外部纵向延伸，激光能量传输引导装置将激光能量传输至所述至少一个抽吸入口附近的点，并且配置成引导激光能量基本上越过抽吸入口以执行局部软组织切割和血管凝结；
在所述抽吸套管的近端提供抽吸源以抽吸软组织通过所述抽吸入口和所述抽吸套管；
启动抽吸源；以及
启动激光能量源。

27、  根据权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
在激光引导管内设置温度传感器；
经由温度传感器确定激光能量传输引导装置的温度读数；以及
如果温度读数符合预先确定的不合适的读数，那么禁止启动激光能量源。

28、  根据权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
在内腔内设置压力传感器；
经由压力传感器而确定内腔中的压力读数；以及
如果压力读数符合预先确定的不合适的读数，那么禁止启动激光能量源。

用于移除软组织的激光能量设备
技术领域
本发明涉及一种通过抽吸而改进移除软组织的手术过程的设备和方法，并且尤其涉及一种设备和方法，利用对准入口边缘的激光能量以更容易和安全的有助于从患者中活体分离软组织。本发明具有对皮下脂肪切除术或塑体型的手术过程的即时和直接应用，以及移除诸如脑组织、眼睛组织或其它软组织的其它软组织的手术过程中的应用。
背景技术
在过去的十年中，手术使用激光以切割、烧灼和消融组织已经得以迅速的发展。手术使用激光能量相对于其它常规技术的优点在于具有提高的精确性和可操作性。其它优点包括迅速地愈合，而具有较少的术后疼痛、瘀伤和肿胀。尤其在眼科、妇科、整形外科和皮肤科的领域中，激光已经日渐变得重要，作为一种微创(less invasive)、更有效的手术治疗程式，其由于减小了组织损伤、出血、肿胀和疼痛，而允许减少过程的成本和患者的恢复时间。CO₂激光已经实现了在手术中的广泛使用，用于切割和气化软组织。然而，CO₂激光能量具有非常短的穿透深度，并且不能有效地烧灼小血管。必须使用诸如电烙术的其它手段以控制和最小化血液损耗。另一方面，由于具有更大的组织穿透深度，诸如钕-YAG激光的红外激光在气化软组织和烧灼小血管中非常有效。但是作为该较深组织穿透深度的结果，诸如钕-YAG激光的红外激光已经实现了在软组织手术领域中的有限用途，因为可能不合需要地损伤激光能量束路径中的更深组织。最近，一些红外波长已经显示具有对油脂和脂肪组织的选择性。这些波长的可能优点在于，它们可以使用较少的能量选择性地融化或破坏脂肪，而不伤害诸如神经和胶原质的其它周围组织。各种可见光激光具有更短的波长，并且因而不能穿透进入组织内深处，但是具有能够选择性地瞄准诸如血管的结构以帮助控制出血的优点。
皮下脂肪切除术，是一种出于体型塑造目的而移除不需要的脂肪沉积的手术技术，其已经实现了广泛的使用。在美国，仅在2005年就进行了400000多次的皮下脂肪切除手术。这一技术利用了中空管或套管，其具有钝的末端和靠近其远端的侧孔或组织抽吸入口。套管的近端具有手柄和连接至真空抽吸泵的组织出口。在使用中，形成小切口，套管末端和邻近组织入口通过皮肤表面下方而进入不需要的脂肪沉积。随后，激活真空泵，经由入口将少量组织抽入套管内腔中。随后纵向移动套管，通过抽吸和撕扯(ripping)动作的组合，移除了不需要的脂肪。该撕扯动作引起了对脂肪组织的过度损伤，产生了相当大量的血液损耗和术后瘀伤、肿胀和疼痛。在该领域中在技术和装置中所推荐的改进已经主要在于抽吸套管的设计，而最近已经包括了应用超声和冲洗以融化和融解脂肪组织或者在套管内腔中使用螺丝钻以促进移除软组织。这些所建议的改进未合适的解决手术过程的目标：有效和精确地移除软组织，而具有最小的组织损伤和血液损耗。
已经开发了其它的激光能量设备，它们是对抽吸脂肪切除套管的修改，并且已经得到临床使用。这种设备将软组织定位在保护腔室中，允许钕一YAG激光能量束切割和烧灼软组织，而无需担心对周围或更深的组织造成不需要的损伤。这种设备允许移除软组织，同时通过消除常规皮下脂肪切除术方法中必然存在的撕扯动作而最小化组织损伤。而且，通过消除常规皮下脂肪切除术方法的撕扯动作，这种设备扩张了移除软组织的范围。这种较早的方法受到下列事实的限制，即Nd:YAG激光纤维的内部定位引起内腔横截面面积的减少，并且因而引起堵塞和降低效率。该设计的另一缺点是下列事实，即Nd:YAG激光纤维定位成接近皮下脂肪切除术导管的开口。因而，将所有被抽吸的脂肪直接抽吸至纤维的烧制(firing)端，引起激光纤维尖端的烧焦和破坏。较早发明的其它局限性在于下列事实，即公开内容局限于使用单波长Nd:YAG激光。这不允许选择性地瞄准诸如脂肪和血管的特定结构，并且还使得必须包围纤维以最小化对周围要害结构的损伤。一般地，皮下脂肪切除术限制于抽吸脂肪。诸如脑组织、胸部组织、淋巴管瘤和血管瘤的其它软组织过于密集或者血管过多(vascular)，而不允许利用皮下脂肪切除术进行有效和安全的移除。激光能量设备利用了激光或者其它纤维递送的烧灼和凝结激光在套管中的精确切割和凝结作用，由此允许移除这些密集和多血管软组织。
此外，通过使用聚焦波束或使用不同的光点尺寸和或者波长而控制激光能量在保护性抽吸套管中的穿透深度，上述激光能量设备扩展了手术的适应性。该激光可以例如用于精确地移除脑组织，而无需担心对周围或更深的组织造成不必要的损伤。而且，CO₂激光广泛地用于气化脑肿瘤，但是由于其不能有效地凝结血管，必须使用诸如电灼术的其它方法以在手术期间控制血液损耗。此外，因为气化组织产生大量有害和可能有毒的烟，必须使用昂贵、嘈杂和笨重的抽吸设备，以消除来自手术区域的烟。然而，通过利用可见和红外激光的更有效凝结能量，激光能量设备允许组织切割、控制血液损耗以及消除来自手术区域的烟的组合动作。
发明内容
虽然上述的激光能量设备已经提供了许多有利的特性和属性，已经认为套管堵塞的机会是可能的问题，因为激光纤维引导管完全或局部定位在套管的内腔中。将激光纤维引导管包括在套管内侧在套管中产生减小的横截面面积，并且由此产生堵塞(occlusion)的可能性更高和效率降低。激光纤维的尖端的位置还增加吸入的软组织直接接触激光纤维尖端产生纤维烧焦的可能性。一般地，本发明的设备包括许多与上述的激光能量设备相同或相似的部件。这种设备、部件及其制造方法和应图的实施例公开和/或建议在美国专利号4985027和5102410中，所述文献的内容在此引入作为参考。然而，在本发明的各个实施例中，激光引导管定位在套管近端的手柄内，但是位于套管内腔外侧，并且沿着套管长度延伸至远端。在这种实施例中，激光引导管位于套管远端的入口近端附近，并且能够向内弯曲以允许激光纤维将激光能量引导穿过或稍进入入口。在本发明的其它实施例中，激光纤维进入套管，但是将能量从定位在套管远端处的诸如镜子的反射面反射，由此允许引导所反射的激光能量穿过入口、在入口处或者至入口外侧。反射面的几何形状可以改变，以允许将已反射的激光能量聚焦或散焦在入口附近或外侧。因而在实践中，这些实施例的套管以与上述激光能量设备基本上相同的方式操作，但是其不存在在内腔中具有激光引导管的可能缺点。此外，通过将激光纤维尖端安全地设置在软组织流之外，该新的激光引导管设计显著地减少了激光纤维烧焦(charring，炭化)和损害的可能性。
其它实施例包括：使用不同或多个波长、光点直径和聚焦器件，以便于选择性地瞄准特定组织和/或局部设置(localize)激光穿透的深度；以及，在套管上增加多个抽吸口以增强组织移除。
应当注意到，本发明的基本设计还可以按比例缩小以允许在人体的其它部件中进行软组织抽吸。例如，合适尺寸版本的本设备可以用于从眼睛中或者视网膜附近移除疤痕组织以及从眼睛中移除晶体组织。其它合适尺寸和规模版本的本设备可以用于移除人体中其它不需要的软组织。例如：移除不需要的气管组织，诸如支气管腺瘤；从胃肠道和鼻腔中移除息肉和其它软组织；用于在子宫中进行子宫内膜消融；结合腹腔镜技术以移除腹腔中的子宫内膜组织。
本发明的各个实施例提供了一种软组织抽吸设备，其包括抽吸套管和纵向沿着套管外部延伸的激光引导管。在这种实施例中，引导管收纳激光能量传输引导装置，用于将激光能量引导至患者体内的软组织移除部位，并且还收纳围绕在激光能量传输引导装置周围的液流通道。抽吸套管具有近端和远端。套管装配有临近套管远端的软组织抽吸入口。套管的近端连接至手柄，所述手柄装配有液流递送口、激光能量传输引导入口以及已抽吸的软组织出口。流体和激光纤维引导管从软组织抽吸设备的近端附近沿着套管的外壁纵向延伸至入口附近的点，随后向内弯曲以使得引导激光能量进入套管内穿过抽吸入口。激光能量传输引导装置从激光能量源延伸至手柄的近端，并且纵向在引导管中延伸至紧靠引导管终点之前的一点。在各个实施例中，在软组织抽吸设备激光引导管中，激光能量传输引导装置被从流体源至激光引导管终点的流体流所包围。然而，对于本发明的一些实施例，应当清楚的是，可以安全地使用设备而不具有流体源，同时不伤害纤维尖端。
本发明还提供了一种使用之前所述的设备从活体患者中抽吸软组织的手术方法。
附图说明
图1是本发明的软组织抽吸设备的侧切正视图。
图2是包括位于套管末端的镜子的本发明的软组织抽吸设备的侧切正视图。
图3是局部分解侧切正视图，示出了软组织抽吸入口附近的激光纤维引导装置的远端。
图4是适用于设备的实施例的手柄和近端帽的局部纵截面视图，示出了将流体和激光引导管连接至激光纤维和流体源。
图5是适用于设备的实施例的手柄局部纵截面视图，示出了流体和激光纤维引导管、聚四氟乙烯共轴流体递送管和通道以及激光能量传输引导装置。
图6是具有聚四氟乙烯共轴流体递送管的激光纤维光学递送系统的局部分解纵截面。
图7是适用于设备的实施例的手柄和近端帽的局部分解纵截面，示出了将激光能量传输引导装置连接至备选光纤递送系统和备选流体源。
图8是不具有聚四氟乙烯共轴流体递送管的备选激光能量传输引导装置的局部分解纵截面。
图9是第一激光软组织设备的切除细节，其示为位于合适的位置，用于在表皮层之上和肌肉层之下中间的人体的脂肪沉积中执行皮下脂肪切除术。
图10是根据本发明一个实施例包括套管和激光能量传输引导装置在内的激光引导管的远端的局部纵截面。
图11是根据本发明一个实施例包括套管和激光能量传输引导装置在内的激光引导管的远端的局部分解透视图。
图12是根据本发明一个实施例包括套管和激光能量传输引导装置在内的激光引导管的远端的局部透视图。
图13是根据本发明一个实施例的抽吸设备的远端的透视图，其中移除抽吸入口帽以暴露未密封的激光引导内腔。
图14是根据本发明一个实施例的抽吸设备的远端的透视图，其中移除抽吸入口帽以暴露环氧树脂密封的激光引导内腔。
图15是根据本发明一个实施例的包括激光能量聚焦设备和反射表面的套管的远端的局部纵截面。
具体实施方式
下文描述的本发明的实施例不应理解为详尽的或者将本发明限制于下列详述中公开的精确形式。然而，选择和描述实施例，从而本领域技术人员可以意识和理解本发明的部件、原理和实践。
图1、2和10描述了激光软组织抽吸设备100的实施例，其中该设备包括抽吸套管(cannula)112、激光引导管36、抽吸入口20和激光能量传输(transmission)引导装置115。抽吸套管112包括内腔(lumen)113，用于在套管112内提供流体和/或软组织流。内腔113与位于抽吸套管112的远端114处的一个或多个抽吸入口20相通。位于设备100的近端116处并且与内腔113流体流通连接的已抽吸的软组织出口28可以将抽吸源(未示出)与内腔113连接。激光引导管36沿着套管112的外部纵向延伸至接近抽吸入口20的终点40。在激光引导管36内和套管112外，激光能量传输引导装置115从激光能量源(未示出)延伸至套管112远端114处的终点40。激光能量传输引导装置115的远端56可以配置以引导激光能量越过(across)抽吸入口20表面，从而激光能量保持在内腔113内。在各个实施例中，激光软组织抽吸设备100可以包括位于抽吸套管112的近端116处的手柄22。
在图1和2的实施例中的设备100包括抽吸套管112，其具有邻近远端114和套管末端118的一个或多个软组织入口20。手柄22保持远端手柄端帽24和近端手柄端帽26。远端手柄端帽24保持套管近端116和激光引导管36。近端手柄端帽26维持已抽吸的软组织出口28以及流体和纤维引导管系统。软组织出口28可以由塑料管道(未示出)连接至抽吸源。
对于本领域技术人员而言将显然的是，抽吸套管112的尺寸可以根据不同的应用而改变。例如，较短和较细的抽吸套管112可能有助于包括人体内较受限区域的手术，所述区域诸如下颚之下和小附件周围。较长和较大直径的套管可能有助于诸如大腿和臀部的区域，其中套管可以延伸进入更广阔区域上的软组织中。激光引导管36的长度由软组织抽吸套管112的长度确定。在各个实施例中，抽吸套管由不锈钢制成，并且可以配置成各种不同的长度。在本发明的各个实施例中，抽吸套管横截面尺寸包括：0.312”外径×0.016”壁(0.280”内径(“I.D.”))，0.250”外径×0.016”壁(0.218”I.D.))，0.188”外径×0.016”壁(0.156”I.D.))，和0.156”外径×0.016”壁(0.124”I.D.)。
如图1中所示，套管末端118的一些实施例可以有利地是基本上圆形、钝的或子弹形末端，通过焊接或者软焊连接至套管112。应当注意到，套管末端118可以替换和/或是一次性的。例如，套管末端可以包括螺纹或卡合器件，其允许将末端帽(未示出)旋入或者卡合到套管远端中。在各个实施例中，末端118可以具有抛光的反射内表面，诸如镜表面，其可以在各个实施例(参见例如图2)中采用，以将激光能量导向抽吸入口20。帽的反射内表面还可以配置以根据内表面的几何形状而使得激光能量聚焦或散焦。在一些实施例中，套管末端118由不锈钢制成，并且其直径尺寸与抽吸套管外径相同，经机器加工成钝的末端，并且包括经机器加工以匹配在套管内径内的接收端。
本发明预期了抽吸入口(或多个)20的大量改变方案。在抽吸套管112中可以包括一个以上的抽吸入口20，以提供用于组织移除的一个以上位置。例如，一个实施例可以围绕抽吸套管112的远端圆周周围包括间隔180度的两个端口，或者间隔120度的三个入口。在这种实施例中，一个或多个的激光引导管36和一个或多个的激光能量传输引导装置115可以在手柄22中的一点分叉，沿着套管112或者接近末端118以引导激光能量跨越每个抽吸入口20。此外，抽吸入口可以具有各种任意的形状(例如椭圆、圆形、正方形的、多角形的、抛物线形的)。此外，一些实施例甚至可以在抽吸入口20或末端118内或附近包括刀(例如，石英或蓝宝石刀)，以与激光应用一同机械地切除组织。然而，在本发明的各个实施例中，抽吸入口20的边缘的横截面基本上是平坦或圆形的(即，不具有尖锐特性)，从而避免本领域中已知的设备中所固有的撕扯动作。
在各个实施例中，诸如图1中所示的实施例，一个或多个激光引导管36沿着外部和基本上平行于抽吸套管112而从远端手柄端帽24纵向延伸至最接近软组织抽吸入口20的终点40。作为选择，本发明的其它实施例，诸如图2中所示的，可以包括沿着抽吸套管112的外部从近端手柄端帽26纵向延伸至非最接近软组织抽吸入口20的终点40’的激光引导管36。例如，激光引导管36可以沿着套管112延伸，并且在与抽吸入口20相反的内腔113的一侧进入。在这种实施例中，可以借助于诸如镜子的反射面43而引导激光能量越过抽吸入口20。而且，在各个实施例中，可以将激光引导管36的入口设置在套管112上，超过抽吸入口20的位置并且更靠近远端，由此允许重新定向来自反射表面43的激光能量的方向，同时在设备100运行期间保持处于流体或软组织流的路径之外，该流体或者软组织流穿过套管112的内腔113。
激光引导管36容纳激光能量传输引导装置115，其将激光能量从激光能量源(未示出)传输至终点56，终点56接近流体和激光纤维引导管40的终点。图8中可见典型的激光能量传输引导装置115。这种引导装置可以包括包围激光纤维54的激光纤维护套50。护套50和纤维54基本上围绕纵轴58同轴，其中护套终止于点52，而激光能量从纤维端部56散发(emanating)。在本发明的各个实施例中，激光纤维护套50是聚四氟乙烯激光纤维护套。合适的激光纤维54材料可以包括：合成激光纤维、玻璃、石英、蓝宝石或其他光学可透射材料。
纤维端部56应当定位成接近激光引导管端部36，靠近抽吸入口20。在一些实施例中，激光纤维54可以向内弯曲以对准纤维端部56，从而引导激光能量跨越和基本上朝向抽吸入口20的内径。此外，在一些实施例中，激光纤维54可以具有裂开的端部，从而纤维端部56相对于纵轴58成角度(即，不与其平行)。在诸如图2所示的实施例中，纤维端部56的弯曲或者成角度可以用于引导激光能量从诸如镜子的反射面43适当地反射，以穿越和延伸朝向入口20的内径。
本发明的一些实施例包括置于纤维端部56和抽吸入口20之间的激光能量扩散器(diffuser)或聚焦设备70(参见例如图10和15)。扩散器或聚焦设备70可以改变撞击在组织上的光的功率密度，以防止激光能量传输引导装置115的烧焦(charring)，并且将激光能量扩散在抽吸入口20上。在一些实施例中，纤维端部56可以垂直地邻接激光能量散射器或聚焦设备70的背面(如图10中所示)。作为选择，纤维端部56可以突出进入散射器或聚焦设备70，或者相对于散射器或聚焦设备70的背面以一定角度相交。散射器或聚焦设备可以由光学环氧树脂、热塑性材料(例如，热塑性聚碳酸酯)、空气、玻璃或其组合而形成。
图15示出了根据本发明一些实施例的抽吸设备114的远端的横截面视图，其包括设置在套管末端118内的激光能量聚焦设备70。在这种实施例中，从外部进入内腔113的激光引导管36可以沿着套管112在远侧延伸而经过抽吸入口112。随后激光引导管终点40可以突出在套管112内，从而激光能量传输引导装置115的终点56可以延伸进入激光能量聚焦设备70中，而不暴露至内腔113中的组织流。在这种实施例中，激光能量聚焦设备70在末端118中包括电介质，诸如举例而言，一片固体光学环氧树脂、热塑性塑料(例如，热塑性聚碳酸酯)、空气或玻璃填充物。末端118可以包括反射面43，以引导激光能量返回朝向内腔113和抽吸入口20。应当注意到，在本发明的一些实施例中，可以对末端118施加反射涂层以产生反射面43。在操作中，从激光能量传输引导装置115散射的激光能量行进通过电介质，并且离开反射面43(由实线72所示)。随后，离开聚焦设备70的能量(由虚线74所示)，可以消融进入抽吸入口20的组织。在这种实施例中，激光能量传输引导装置115和激光引导管36可以完全保持在行进通过内腔113的流体或软组织流的路径之外。图15示出中心在内腔13的轴上的抛物线形设备，其将光聚焦在无线远处(即，准直)，但是，反射面43可以呈现大量不同的形状(例如球形或椭圆形)和位置(例如，倾斜或偏心)，以另外聚焦和/或操纵光至内腔113和抽吸入口20中的有限距离处。
在一些实施例中(诸如图1和2中所示)，激光引导管36可以容纳流体和激光纤维引导管系统。图3中示出了一个这种激光引导管36。在该实施例中，激光引导管36具有足够的内径，以容纳激光能量传输引导装置115(其在该实施例中包括聚四氟乙烯激光纤维护套50和激光纤维54)，并且提供用于共轴流体通道38的间隙。共轴流体通道38可以沿着激光能量传输引导装置115的长度向其提供流体冷却。在一些实施例中，可以在激光引导管36中设置传感器(未示出)，以指示冷却流体是否通过激光能量传输引导装置115，并且如果未检测到这种冷却，可以运行以激活安全开关，所述安全开关配置以阻止激光能量传输通过激光能量传输引导装置。可以在本发明的所有实施例中采用这种传感器，包括其中未采用冷却流体冷却激光能量传输引导装置115的实施例。
图4示出了近端帽26，其耦合至包括流体和激光纤维引导管系统的手柄22。这种实施例可以接收流体和激光光纤递送系统62。在图4的实施例中，激光光纤系统62由保持螺钉42保持在手柄22中，并且使用O形环密封件46而在流体和激光能量源端口41处密封。流体和激光光纤递送系统62能够包括聚四氟乙烯共轴流体递送管44和激光能量传输引导装置115。聚四氟乙烯共轴流体递送管44连接至含盐流体源以及与激光能量源(未示出)集成的泵，并且通过流体和激光引导通道30穿入手柄的近端帽26和大引导管32中。激光能量传输引导装置115类似地穿过近端帽26的激光引导通道30并且进入大引导管32。当使用聚四氟乙烯共轴流体递送管44时，激光引导通道还包括与任选的流体递送端口66的连接器，所述端口66装配有液气密封塞60。在这些实施例中，共轴流体通道30和大引导管32具有足够的内径以容纳聚四氟乙烯共轴流体递送管44。
参考图5，本发明的其他实施例包括大引导管32，其延续通过手柄22，并且与引导管转换连接器34连通。引导管转换连接器34设置在接近套管116近端的手柄22内，并且钻孔以容纳大引导管32和激光引导管36的外径。在近端帽26和引导管转换连接器34之间以及在大引导管32内，聚四氟乙烯共轴流体递送管44终止在点48处。这样，聚四氟乙烯共轴流体递送管44可以将冷却和冲洗流体递送进入共轴流体通道38，其允许流体沿着大引导管32内的激光能量传输引导装置115的长度而向远端流动，通过引导管转换连接器34，而进入激光引导管36。在这种实施例中，利用诸如焊接或者软焊的手段，可以将引导管部件(大引导管32、引导管转换连接器34以及激光引导管36)一同连接至近端帽26和抽吸套管112的外壁。
图7示出了对本发明的另一结构的微小修改，其允许软组织抽吸套管容纳备选光纤递送系统(诸如图8中所示的)，其不包括聚四氟乙烯共轴流体递送管。在流体和激光引导通道30内设置衬套68，以允许在流体和能量源端口41处形成液气密封。提供任选的流体递送端口66，以允许冷却和冲洗流体从流体源和泵(未示出)进入共轴流体通道38。
图10-14示出了根据本发明的软组织抽吸设备的另一实施例。图10示出了套管112的远端114的透视图。在该实施例中，套管112和激光能量传输引导装置115收纳在激光引导管36内。在各个实施例中，激光引导管36的椭圆形(oblong)横截面形状在套管112附近提供了激光引导内腔117。激光能量传输引导装置115可以在激光引导内腔117内延伸，并且平行于抽吸套管112，直至终端56，在所述终端56处，激光能量可以扩散跨越抽吸入口20。一些实施例可以包括置于在纤维端部56和如上所述的抽吸入口20之间的激光能量扩散器(diffuser)70(参见图10)。在本发明的各个实施例中，扩散器70可以采取具有扩散表面的平坦窗口的形式，所述扩散表面朝向纤维端部56，用于防止与已抽吸的组织进行直接接触，如图10中所示。在本发明的其他实施例中，扩散器还可以采取圆柱形截面的形式，一端接触纤维端部56，另一端位于抽吸入口20附近，收纳于保护性介电护套中，以便于当存在已抽吸的组织时保持其扩散质量。
在一些实施例中，抽吸入口20位于置于激光引导管36和末端118之间的抽吸入口帽120中。抽吸入口帽120可以具有配置以接收激光引导管36的近端122以及配置以接收末端118的远端124。末端118可以是如上所述的一次性末端。作为选择地，抽吸入口帽120可以具有结合在帽中的末端，即远端可以密封并机加工成圆形、子弹形或其他形状的端部(参见，例如，图13)。运行中，这种实施例中的抽吸使得通过抽吸入口20移除的软组织被吸入到末端内腔126中，其经由套管入口128与内腔113流体相通。激光能量消融所述软组织，并且可以通过套管入口128将已消融的组织抽入内腔113中，在内腔113中，已消融的组织通过套管112，而经由软组织出口28流出设备(参见例如图1)。
在一些实施例中，激光引导内腔117(即，套管112外壁和激光引导管的内壁36之间的腔)可以留出位于终点40处的月牙形开口130(参见例如图13)。这种开口可以允许已消融的软组织或其他材料闭塞和/或进入激光引导内腔117，其可以导致降低的性能、热度过高和/或烧焦激光能量传输引导装置115。为了防止出现这些情况，一些实施例包括密封激光引导内腔的装置。在各个实施例中，可以在终点40处施加诸如光学环氧树脂的填充材料132，以密封该月牙形开口130(参见例如图14)，并且固定激光能量传输引导装置115。
在一些实施例中，填充材料132可以不仅施加在终点40处，而且沿着套管的整个长度而遍布激光引导内腔117。如此使用的诸如环氧树脂的填充材料132可以具有其他优点，例如，环氧树脂或类似材料将激光能量传输引导装置附接在激光引导内腔内，并且将套管连接至激光引导管，从而套管在外激光引导管36中不移动。而且，激光能量传输引导装置115周围的环氧树脂或类似材料可以作为引导装置115的散射器，由此消除了对引导装置或纤维的流体冷却的需要。在一些实施例中，诸如环氧树脂的填充材料132可以包括金属或导热片(fragment)(例如，铝、铜等)，其完全扩散以增加填充材料132的热传导性，并更好地从激光能量传输引导装置115抽出热量以防止纤维烧焦。作为选择地，激光引导内腔117可以具有适形配件(conformal fittings)(未示出)，适于接收激光能量传输引导装置115，并且由此减小内腔的尺寸，从而软组织材料不能配合在其中。本发明的一个实施例使用例如可从美国新泽西州Newton的Thorlabs获得的高温环氧树脂。
由于如上所述，填充激光引导内腔117的诸如环氧树脂的填充材料132，可以作为散热器，一些实施例不需要使用流体冷却的激光能量传输引导装置。例如，可以使用包括激光纤维护套50和激光纤维54的引导装置(诸如图8中所示的)。作为选择，在一些实施例中，激光能量传输引导装置可以是不具有护套50的激光纤维54。对于这种实施例，类似于如上讨论的图7所示的手柄是合适的。然而在这种手柄中，由于未将冷却流体引入系统，不需要使用备选入口66，从而帽60可以处于合适的位置，或者可以移除备选入口66。
在本发明的各个实施例中，手柄22、远端手柄端帽24、近端手柄端帽26、已抽吸的软组织出口28、流体和激光纤维大引导管32、引导装置转换连接器34、激光引导管36、抽吸入口帽120和保持螺钉42都是不锈钢材料的。然而，在制造这些部件中还可以利用其他合适的材料。同样地，在一些实施例中，手柄22可以是模制塑料手柄，其轮廓与手配合。各个实施例的手柄22可以是1.125”O.D.×0.125”壁(1.0”I.D.)、约3.25”长的管形材料。一些实施例中的远端手柄端帽24直径为1.125”，制造以匹配手柄内径，并且钻孔以容纳抽吸套管外径。在本发明的其他实施例中，近端手柄端帽26直径为1.125”，制造以匹配手柄内径，并且钻孔以容纳抽吸出口、流体和激光引导通道和大引导管，并且钻孔和攻螺纹以容纳保持螺杆。各个实施例中，抽吸的软组织出口28直径为0.75”，机加工成配合近端手柄端帽并且攻螺纹以容纳3/8”I.D.×5/8”O.D的抽吸管形材料，并且钻口具有直径为0.3125”的孔。在本发明的各个实施例中，流体和激光纤维大引导管32是0.120”O.D.×0.013”壁(0.094”I.D.)、约2”长。在本发明的一些实施例中，引导管转换连接器34直径0.25”，长0.625”，钻孔以容纳大引导管32和激光引导装置36。在本发明的其他实施例中，激光引导管36为0.072”O.D.×0.009”壁(0.054”I.D.)，其长度各异，由套管112的长度所确定。保持螺钉42可以是1/4”-28螺纹/英寸六角头帽螺钉，长0.75”，钻孔以容纳激光光纤递送系统。同样，在一些实施例中，用于流体源出口66的塞子60是公Luer-lock塞。在各个实施例中，备选流体递送端口66是不锈钢的母Luer-lock。在一些实施例中，用于激光纤维护套50的衬套68是聚四氟乙烯，近似尺寸为，0.120”O.D.×0.072”I.D.，凸缘直径0.187”，长0.5”。同样地，本发明的各个实施例可以包括流体和激光光纤递送系统62(适用于诸如图1-2中所示的那些实施例)，其可以从例如美国宾夕法尼亚州的Malvern的Surgical Laser Technologies获得，型号：SFE2.2，并且还包括2.2mm(0.086”)外径(“O.D.”)聚四氟乙烯共轴流体递送管，0.8mm(0.315”)O.D.聚四氟乙烯激光纤维护套，以及0.600mm(0.023”)直径的激光引导纤维，长度4.0米(157.5”)。另一备选激光(适用于诸如图10-14所示的实施例)光纤递送系统可从美国加利福尼亚州的圣克拉拉市的Heraeus Laser Sonics Inc.获得，型号：B24D，并且包括0.8mm(0.315”)O.D.聚四氟乙烯激光纤维护套，以及0.600mm(0.023”)直径的激光引导纤维，长3.66米(144”)。
在本发明的各个实施例中，可以使用激光能量源，其产生的波长对脂肪和血液组织具有选择性吸收。在一些实施例中，光波长可以大于800nm。例如，可以使用产生波长从800nm-1000nm的激光能量源。此外，可以使用范围从900nm-1000nm的波长。而且，可以使用范围从970nm-980nm的波长。较长的波长还可以用于本发明的实施例(例如，1200nm-1300nm、或者1700nm-1800nm之间的波长)，因为这些范围对脂肪组织也具有高选择性吸收性。
此外，在本发明的各个实施例中，在施加以引导多波长时，激光能量可以改变。例如，多波长具有对血液和脂肪的独立吸收特性。可用于本发明的设备的范围的实例包括532nm-600nm和970nm-1000nm，532nm-600nm和1200nm-1300nm，以及532nm-600nm和1700nm-1800nm。
而且，本发明的设备还可以提供激光能量的脉冲递送。例如，使用抽吸器抽吸定时的激光能量的脉冲可以以程序控制的(programmed)、间歇性的或事件激活的间隔而提供较高能量辐射的爆发(burst)。在一些实施例中，可以以不同的间隔使得激光源脉动。各个实施例包括激光能量源，以范围在10％至100％的占空比运行。在本发明的一个实施例中，激光能量源提供了50％占空比的激光能量。
使用流体和激光纤维引导管系统(诸如图1或2中所示的)的用于本发明一个实施例的激光源的一个实例，可以例如从美国宾夕法尼亚州的Malvern的Surgical Laser Technologies获得，型号SLT CL60，功率输出0至40瓦特，具有流体递送泵。不使用液体递送源(诸如图7和10中所示的)的用于实施例的备选激光源可从美国加利福尼亚州的圣克拉拉市的Cooper Laser Sonics Inc.获得，型号：800，功率输出0至100瓦特。虽然上述讨论的实施例基本上具有激光源，应当理解，其他实施例可以包括其他能量源，诸如，举例而言，发光二极管。
用于在内腔113中提供抽吸的真空抽吸器(未示出)可以是任何类型的，诸如可从美国亚利桑那州的图森的Wells Johnson Co.可获得的，型号：通用抽吸器，真空抽吸0至29+CFM。在本发明的各个实施例中，抽吸器可以使用抽吸管形材料与出口28连接，所述抽吸管形材料例如可以从美国加利福尼亚州卡森市的Dean Medical InstrumentsInc.获得，尺寸为3/8”I.D.×5/8”O.D.。用于经由设备递送冷却和清洗洗涤的流体泵(未示出)可以是任何类型的，诸如从美国加利福尼亚州的圣地亚哥市的IVAC Corporation可获得的型号590的IVACVolumetric Infusion泵。
为了执行本发明一种方法，如图9所示，外科医生确定将移除的软组织的位置和范围。选择合适尺寸的激光软组织抽吸设备100。形成短小切口，而套管末端118和套管114的远端进入将移除的软组织。在包括流体和激光纤维引导管系统的实施例中(例如，图1和2所示的实施例)，启动流体递送泵，递送生理盐水通过聚四氟乙烯流体递送管44，进入共轴流体通道38，直至流体和激光纤维引导管的终点40。生理盐水沿着纤维流体流动至纤维末端的应用作用为冷却激光纤维54，并且保持激光纤维的终点56和激光引导管的终点40免受组织和其他残屑。随后激活抽吸泵。应当注意到，本发明的设备可以包括传感器，其指示正确的冷却和抽吸活动，并且由此当不存在正确的冷却或抽吸时由安全开关防止激活激光纤维。因而产生的负压经由弹性抽吸管道传递至激光软组织设备100，至软组织出口28，通过手柄22，通过套管112，至软组织抽吸入口20。在入口产生的负压将小部分软组织吸入套管112的内腔113。随后启动激光。将激光能量传递至激光纤维的终点56，并且进入套管内腔113内的软组织，使软组织分裂并且凝结小血管。借助于激光软组织抽吸设备100在软组织中的往复纵向运动，其他软组织进入软组织入口20。该往复运动由外科医生置于手柄22上的手施加。通过由外科医生置于位于套管软组织入口20上的皮肤上的另一只手稳定软组织，而有助于激光软组织抽吸设备相对于周围软组织的往复运动。从入口20附近移除软组织至套管内腔113的更近侧部分，并且由抽吸泵产生的负压最终移出套管外至软组织出口28。
通过利用根据本方法的本激光软组织抽吸设备，实现了各种优点。ND:YAG激光能量或者能够凝结和切割的其它纤维递送的激光能量将减少血液损耗，并且通过凝结手术区域中的小血管而使得手术过程更安全。通过允许以更直的线切割软组织，将消除其它设备的挖掘、扯裂和撕扯动作特性，产生更精确地软组织移除、更少的轮廓不规则性和提高的患者满意度。随着增加本发明提供的激光能量的切割动作，与先前设备和技术相比，大大提高了移除不需要的软组织的速率，因而减少了手术时间。通过将激光能量安全和有效地完全限制在套管内腔中，获得这些优点而无需担心外周激光热损伤。在一些实施例中，除了提供激光纤维的冷却和清理，流体流动将防止组织粘附至灵敏的激光纤维末端并对其造成可能的损害。流体流还将协助溶解和乳化脂肪组织，作用以进一步促进抽吸，并且在整个过程中防止套管堵塞。而且，外部定位激光引导管提供了光滑而不受干扰的套管内腔，其较不易受已消融的软组织材料的堵塞的影响。
因而，本发明提供了用于手术移除软组织的改进设备。迄今为止利用本发明通过移除脂肪而用于外科手术人体塑形的动物研究和临床研究，已经证明了较少的套管堵塞、较少出血、较少的术后疼痛和瘀伤、卓越的美容结果，并且比使用在先软组织抽吸技术可能获得更好的美容过程。
虽然在附图和前述说明书中已经详细示出和描述了本发明，但是将认为这种示意和描述作为示意性的，而非限制特征，应当理解仅示出和描述了本发明的各个实施例，并且需要保护符合本发明精神中的所有改变和修改。