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光动治疗激光器

阅读:528发布:2020-05-13

专利汇可以提供光动治疗激光器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 激光器 系统,包括:激 光源 ,其可操作以发射具有第一工作 波长 的第一 激光束 以及具有第二工作波长的第二激光束;光纤缆线,其引导并均质化第一和第二激光束;扩张器,其增大第一和第二激光束的直径;柱体,其引导第一和第二激光束并限制第一和第二激光束各自的直径,其中该柱体在激光束的光路上被 定位 在扩张器之后;第一光学系统,其 准直 第一和第二激光束,其中该光学系统在第一和第二激光束光路上被定位在柱体之后;光斑尺寸选择器,其包括多个孔径,其中所述光斑尺寸选择器在第一和第二激光束的光路上被定位在第一光学系统之后;以及第二光学系统,其将第一和第二激光束聚焦在患者的组织上。,下面是光动治疗激光器专利的具体信息内容。

1.一种配置用于对患者施加治疗激光器系统,包括:
光源,其可操作以发射具有第一工作波长的第一激光束以及具有第二工作波长的第二激光束;
光纤缆线,其引导并均质化第一和第二激光束;
扩张器,其增大第一和第二激光束的直径;
柱体,其引导第一和第二激光束并限制第一和第二激光束各自的直径,其中该柱体在激光束的光路上被定位在扩张器之后;
第一光学系统,其准直第一和第二激光束,其中该光学系统在第一和第二激光束的光路上被定位在柱体之后;
光斑尺寸选择器,其包括多个孔径,其中所述光斑尺寸选择器在第一和第二激光束的光路上被定位在第一光学系统之后;
第二光学系统,其将第一和第二激光束聚焦在患者组织上,其中第二光学系统在第一和第二激光束的光路上被定位在光斑尺寸选择器之后;以及
滤光器,其配置为部分地反射第一和第二激光束,其中所述滤光器在激光束的光路上被定位在第二光学系统之后,其中所述滤光器反射第一激光束的第一百分比和第二激光束的第二百分比,并且其中第一百分比大于第二百分比。
2.权利要求1所述的激光器系统,其中所述光斑尺寸选择器包括可调节孔径轮。
3.权利要求2所述的激光器系统,其中所述激光器系统被容纳在单个外壳中。
4.权利要求3所述的激光器系统,其中所述外壳包括孔径,其用于接纳裂隙灯显微镜的眼压计柱。
5.权利要求1所述的激光器系统,其中所述光纤缆线是所述激光源和所述光斑尺寸选择器之间唯一的光纤缆线。
6.权利要求5所述的激光器系统,其中所述光纤缆线具有约400微米的直径和约250毫米的长度。
7.权利要求1所述的激光器系统,其中所述激光源以小于1.5瓦的功率工作。
8.权利要求1所述的激光器系统,其中所述激光源以小于1.0瓦的功率工作。
9.权利要求7所述的激光器系统,还包括冷却系统,其连接至激光源。
10.权利要求8所述的激光器系统,其中所述冷却系统包括热导管散热片、以及翅片阵列。
11.权利要求1所述的激光器系统,其中从柱体出来的激光束具有恒定的光能流率。
12.一种配置用于对患者施加治疗的激光器系统,包括:
激光源,其可操作以发射以第一波长工作的第一激光束以及以第二波长工作的第二激光束,其中所述激光源以1.5瓦或更低功率工作;
无源冷却系统,其中所述无源冷却系统包括热导管、散热片、以及翅片阵列;
光纤缆线,其耦接至激光源并配置为引导且均质化第一和第二激光束;
第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增大第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;
光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径;以及
第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将第一和第二激光束聚焦在患者的眼睛组织上。
13.权利要求12所述的激光器系统,还包括滤光器,其配置为部分地反射第一和第二激光束,其中所述滤光器反射第一激光束的第一百分比和第二激光束的第二百分比,所述第一百分比大于第二百分比。
14.权利要求13所述的激光器系统,其中所述激光器系统被容纳在单个外壳中。
15.权利要求14所述的激光器系统,其中所述外壳配置为连接至裂隙灯显微镜。
16.一种配置用于对患者施加治疗的激光器系统,包括:
激光源,其可操作以发射具有第一工作波长的第一激光束以及具有第二工作波长的第二激光束;
光纤缆线,其引导且均质化第一和第二激光束,其中所述光纤缆线具有约350至450微米的直径以及约200至300毫米的长度;
第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增大第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;
光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径,其中所述光斑尺寸选择器在第一和第二激光束的光路上被定位在第一光学系统之后,以及所述光学缆线是激光源和光斑尺寸选择器之间唯一的光纤缆线;以及
第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将第一和第二激光束聚焦在患者的眼睛组织上。
17.权利要求16所述的激光器系统,还包括滤光器,其配置为部分地反射所述激光束,其中所述滤光器被定位在第二光学系统之后并且反射第一激光束的第一百分比和第二激光束的第二百分比,所述第一百分比大于第二百分比。
18.权利要求16所述的激光器系统,其中所述激光源以1.5瓦或更低功率工作。
19.权利要求18所述的激光器系统,还包括无源冷却系统,其连接至激光源。
20.权利要求19所述的激光器系统,其中所述无源冷却系统包括热导管、散热片、以及翅片阵列。
21.一种激活经静脉施加至患者的光敏药物的方法,包括:
利用由激光设备生成的第一激光束激活光敏药物,所述第一激光束具有第一波长;
生成以第二波长工作的第二激光束,其中第一和第二激光束的组合功率平为1.5瓦或更低;
通过将散热片耦接至激光设备的激光源来对激光设备进行无源地冷却;
将第一和第二激光束引导穿过耦接至激光源的光纤缆线,其中所述光纤缆线均质化第一和第二激光束;
准直第一和第二激光束;
调节第一和第二激光束的光斑尺寸;以及
将第一和第二激光束聚焦在患者的眼睛组织上,其中至少第一激光束激活患者眼睛组织内的光敏药物以对患者提供治疗。
22.权利要求21所述的方法,其中所述光敏药物包括维替泊芬。
23.一种配置用于激活经静脉施加至患者的光敏药物的激光器系统,包括:
激光源,其可操作以发射以第一波长工作的第一激光束以及以第二波长工作的第二激光束,其中所述激光源以1.5瓦或更低功率工作;
无源冷却系统,其中所述无源冷却系统包括热导管、散热片、以及翅片阵列;
光纤缆线,其耦接至激光源并配置为引导且均质化第一和第二激光束;
第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增大第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;
光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径;以及
第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将第一和第二激光束聚焦在患者的眼睛组织上,其中至少第一激光束激活患者眼睛组织内的光敏药物以对患者提供治疗。
24.权利要求23所述的系统,其中所述光敏药物包括维替泊芬。

说明书全文

光动治疗激光器

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及激光器,并且更加特别地涉及小型的、便携的、且更加易于用于治疗设备中的光动力治疗激光器系统。

背景技术

[0002] 光动力疗法(PDT)是一种用于各种疾病治疗的无创医疗程序。PDT包括施加聚集在部分组织周围的光敏化合物。然后聚集有该光敏化合物的组织被照射。包含足够高浓度光敏化合物的靶组织选择性地吸收诱使紧邻的周围细胞损伤或破坏的光线。
[0003] 由PDT治疗的一种疾病是湿性的老年性黄斑变性。由于视网膜中的损伤,老年性黄斑变性导致黄斑视力的丧失。湿性(或渗出性)形式的老年性黄斑变性发生在血管从视网膜后的脉络膜开始蔓延时。异常的血管生长会导致视网膜脱离。视网膜脱离能够通过阻止异常血管生长的蔓延来避免。通过照射组织中的光敏化合物来阻止该蔓延,这通过细胞毒性作用来引起周围细胞的损害或破坏。一种PDT方法在美国专利No.5,756,541中描述,其全部内容通过引入包含于此。
[0004] 通常,诸如 的光敏剂用于治疗湿性形式的老年性黄斑变性。在美国专利No.5,171,749、5,095,030、5,707,608、5,770,619、5,798,349、及
6,074,666中描述,其全部内容通过引入包含于此。 静脉地给药大约十分钟。
2
在大约15分钟后,治疗部位通过具有约689nm波长、150-600mW/m的激光来活化。对于本领域技术人员来说公知的是,维替泊芬(verteporfin)是 的一般形态或等同物。
[0005] 现有技术中有多种激光器系统用于输送激光,诸如由Lumems股份有限公司制造的“Lumenis′Opal Photactivator”激光控制台和改进的“Lumenis LaserLink”适配器、由Carl Zeiss Meditec股份有限公司制造的“Zeiss′VISULAS690s”激光器和PDT适配器、以及“Quantel′s Activis”激光控制台和ZSL30 ACTTM、ZSL120 ACTTM、CeralasTM I激光器系统及由Biolitec股份有限公司制造的CeralinkTM裂隙灯适配器和由Quantel Medical推售的HSBMBQ ACTTM裂隙灯适配器。这些现有技术的激光器系统具有笨重的控制面板且价格昂贵,并且增加了对于湿性老年性黄斑变性的PDT的成本。
[0006] 因此,本领域中具有对于用于治疗湿性老年性黄斑变性、中央浆液性脉络膜视网膜病(CSC)或息肉状脉络膜血管病变(PCV)、(黄斑中心凹下隐性或传统)脉络膜新生血管(CNV)及其他类似疾病的PDT激光器系统的需求,该系统是小型的、便携的、更易于用于医疗设备中、且能够经济地制造。

发明内容

[0007] 本发明的各实施方式目的是解决关于现有技术中存在的一个或多个问题,以及提供另外的特征,这在结合附图时通过参考后面详细描述中的示例性实施方式而变得显而易见。
[0008] 根据一个实施方式,从单个激光头生成治疗束和瞄准束。这些光束通过光纤缆线传输,其提供用于斑点均匀性的模态混合。激光然后延伸并准直。准直的激光通过孔径轮传播,所述孔径轮配置为设置斑点尺寸。来自孔径轮的光线穿过透镜传播,其中光线从透镜聚焦到部分反射镜上。该部分反射镜配置为反射高比例的治疗束并部分地反射较低比例的瞄准束进入患者眼睛中。
[0009] 在另一实施方式中,来自部分反射镜的光线传播至治疗部位,其中照射治疗部位的光束针对每个需要的光斑尺寸具有礼帽形分布的通量。
[0010] 在另一实施方式中,激光头设计为以较高输出功率运行但实际上以较低输出功率运行以生成较少热量。
[0011] 在另一实施方式中,眼压计柱允许光学系统可移除地连接至裂隙灯显微镜
[0012] 在另一实施方式中,来自激光头的热量在散热片中消散。在另一实施方式中,散热片耦接至翅片阵列。翅片阵列通过热导管耦接至散热片。
[0013] 在一个实施方式中,本发明提供了一种激光器系统,其配置用于对患者施加治疗。该激光器系统包括:激光源,其可操作以发射具有第一工作波长的第一激光束以及具有第二工作波长的第二激光束;光纤缆线,其引导并均质化第一和第二激光束;扩张器,其增大第一和第二激光束的直径;柱体,其引导第一和第二激光束并限制第一和第二激光束各自的直径,其中该柱体在激光束的光路上定位在扩张器之后;第一光学系统,其准直第一和第二激光束,其中该光学系统在第一和第二激光束光路上定位在柱体之后;光斑尺寸选择器,其包括多个孔径,其中所述光斑尺寸选择器在第一和第二激光束的光路上定位在第一光学系统之后;第二光学系统,其将第一和第二激光束聚焦在患者组织上,其中第二光学系统在第一和第二激光束的光路上定位在光斑尺寸选择器之后;以及滤光器,其配置为部分地反射第一和第二激光束,其中所述滤光器在激光束的光路上定位在第二光学系统之后,其中所述滤光器反射第一激光束的第一百分比和第二激光束的第二百分比,并且其中第一百分比大于第二百分比。
[0014] 在另一实施方式中,一种激光器系统,其配置用于对患者施加治疗,包括:激光源,其可操作以发射以第一波长工作的第一激光束以及以第二波长工作的第二激光束,其中所述激光源以1.5瓦或更低功率工作;无源冷却系统,其中所述无源冷却系统包括热导管、散热片、以及翅片阵列;光纤缆线,其耦接至激光源并配置为引导且均质化第一和第二激光束;第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增加第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径;以及第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将激光束聚焦在患者的眼睛组织上。
[0015] 在另一实施方式中,一种激光器系统,其配置用于对患者施加治疗,包括:激光源,其可操作以发射具有第一工作波长的第一激光束以及具有第二工作波长的第二激光束;光纤缆线,其引导且均质化第一和第二激光束,其中所述光纤缆线具有约350至450微米的直径以及约200至300毫米的长度;第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增大第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径,其中所述光斑尺寸选择器在第一和第二激光束的光路上定位在第一光学系统之后,以及所述光纤缆线是激光源和光斑尺寸选择器之间唯一的光纤缆线;以及第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将激光束聚焦在患者的眼睛组织上。
[0016] 在另一实施方式中,一种激活经静脉施加至患者的光敏药物的方法,其包括:利用由激光设备生成的第一激光束激活光敏药物,所述第一激光束具有第一波长;生成以第二波长工作的第二激光束,其中第一和第二激光束的组合功率平为1.5瓦或更低;通过将散热片耦接至激光设备的激光源来对激光没备无源地冷却;引导第一和第二激光束穿过耦接至激光源的光纤缆线,其中所述光纤缆线均质化第一和第二激光束;准直第一和第二激光束;调节第一和第二激光束的光斑尺寸;以及将第一和第二激光束聚焦在患者的眼睛组织上,其中至少第一激光束激活患者眼睛组织内的光敏药物以对患者提供治疗。在又一实施方式中,所述光敏剂包括维替泊芬。
[0017] 在又一实施方式中,一种激光器系统,其配置用于激活经静脉施加至患者的光敏药物,包括:激光源,其可操作以发射以第一波长工作的第一激光束以及以第二波长工作的第二激光束,其中所述激光源以1.5瓦或更低功率工作;无源冷却系统,其中所述无源冷却系统包括热导管、散热片、以及翅片阵列;光纤缆线,其耦接至激光源并配置为引导且均质化第一和第二激光束;第一光学系统,其耦接至光纤缆线并配置为增大第一和第二激光束的直径以及准直第一和第二激光束;光斑尺寸选择器,其耦接至第一光学系统并包括多个孔径;以及第二光学系统,其耦接至光斑尺寸选择器并配置为将激光束聚焦在患者的眼睛组织上,其中至少第一激光束激活患者眼睛组织内的光敏药物以对患者提供治疗。在另一实施方式中,所述光敏剂包括维替泊芬。附图简述
[0018] 本发明包括该专利或专利申请公开的彩色格式副本的至少一幅附图,其中彩色附图可在提出申请并支付必要费用后由专利局提供。
[0019] 本发明的各个示例性实施方式在下文中将参照附图详细描述。所述附图仅提供以示意目的并且仅仅描绘本发明的示例性实施方式。这些附图提供以便于读者理解本发明,并且不应该理解为限制本发明的宽度、范围、或适用性。应该指出的是,出于清楚和便于示意,这些附图并不一定按比例绘制。
[0020] 图1示意了根据本发明一个实施方式的小型PDT激光器的示例性部件。
[0021] 图2示意了根据本发明一个实施方式的示例性部分反射镜。
[0022] 图3示意了根据本发明一个实施方式的部分反射镜的示例性反射分布。
[0023] 图4示意了根据本发明一个实施方式的PDT激光器的示例性礼帽输出分布。
[0024] 图5示意了根据本发明一个实施方式的示例性PDT激光器的完全组装的内部部件。
[0025] 图6示意了根据本发明一个实施方式的示例性低成本PDT激光器的模图。
[0026] 图7(a)-(b)示意了根据本发明一个实施方式的示例性PDT激光器,其具有外壳
[0027] 图8示意了根据本发明实施方式的示例性PDT激光器,其具有制成透明的部分壳体以用于示意目的。
[0028] 图9示意了根据本发明实施方式的示例性光束分离系统以提供重合的治疗束和瞄准束。
[0029] 图10示意了根据本发明实施方式的示例性裂膜光纤系统以提供重合的治疗束和瞄准束。
[0030] 图11示意了根据本发明实施方式的示例性激光条系统以提供重合的治疗束和瞄准束。
[0031] 图12示意了示例性用户接口,其使得操作者能够设置激光器并用其执行治疗。
[0032] 图13和14示意了根据本发明一个实施方式的孔径尺寸、斑点尺寸、以及系统放大倍率的一些示例性组合。
[0033] 图15示意了由软件或其他电路执行的示例性工序流程以执行用于进行基于激光的治疗处理的步骤,诸如本文所描述的治疗。
[0034] 图16(a)和16(b)示意了根据本发明的实施方式的示例性PDT激光器,其安装在裂隙灯上,其中人体模型头处于患者头部的位置

具体实施方式

[0035] 下面描述呈现以使得本领域普通技术人员能够制造并使用本发明。特定设备、技术、和应用的描述仅作为示例提供。对本文所描述实例的各种改变对于本领域普通技术人员来说是显而易见的,并且本文所限定的一般原则可以在不偏离本发明精神和范围的情况下用于其他实例和应用。因此,本发明不旨在限定于本文所描述和所示出的实例,而是使发明范围与权利要求书相一致。
[0036] 单词“示例性”这里用于指代“用于示例或示意”。本文描述为“示例性”的任何方面或设计并不一定解释为相比其他方面或设计是优选的或有利的。
[0037] 现在将详细地参照该主题技术的各方面,其实例在附图和表格中示出,其中全文中同一参考数字指代同一元件。
[0038] 应该理解的是,本文公开的过程的特定顺序或步骤层次是示例性方法的实例。基于设计优选,应该理解的是,过程中的特定顺序或步骤层次可以重新布置而仍保持在本发明的范围内。伴随的方法权利要求以相同顺序呈现各个步骤的要素,且不旨在限定于所呈现的特定顺序或层次。
[0039] 图1示意了示例性PDT激光器系统100的分解视图,其中每个单独部件与其他单TM独部件分离地示出。激光从激光头102生成。激光头可商业地获得(例如,nLIGHT Pearl )或可以由任意数量的激光生成部件(例如,二极管、气体激光器)构成。应该理解的是,可以利用能够提供两个或多个重合光束的任意激光器设计。
[0040] 激光头102生成治疗和瞄准束。根据示例性实施方式,治疗束具有能够从350μm2
到5000μm变化的光斑尺寸。根据示例性实施方式,激光头102能够生成150mW/cm、300mW/
2 2 2
cm、450mW/cm、和600mW/cm的光能流率。在其他实施方式中,在计算所需的光能流率时考虑接触透镜放大率。在一些实施方式中,90%的治疗束输出功率是689nm±3nm的光谱范围,从而用于有效地激活光合作用剂(例如, )。瞄准光束可具有635nm±10nm的光谱输出。应该理解的是,本发明不限于所公开的光斑尺寸、光能流率、和治疗束范围,并且上面所列举的参数仅是示例性目的。
[0041] 根据示例性实施方式,所有光斑尺寸的圆度(与输出光束拟合的椭圆的短轴与长轴的归一化比值)都大于0.870。根据另一示例性实施方式,整个光束应该具有均匀的功率分布。
[0042] 根据一个实施方式,均匀性σ在定义为如下计算的光束成像强度的标准差时不大于20%:其中:P是像素值,M是平均像素值,以及N是分析区域内的像素总数量。根据一个实施方式,光束分布在治疗期间不会偏离上述等式。
[0043] 根据示例性实施方式,激光头102提供12.5J/cm2、25J/cm2、37.5J/cm2、或50J/cm2的光剂量。能够自动地控制曝光时间从而以要求的光能流输送要求的光剂量。在已经输送了要求的光剂量时,激光头102将自动切断。
[0044] 根据示例性实施方式,瞄准束与治疗束的直径和位置一致,从而卫生保健专业人员能够精确地将治疗束施加至治疗点。瞄准束的输出功率是1mW或更小。根据另一实施方式,可调节瞄准束的可见度(例如,从几乎看不见到最大可见度)。在示例性实施方式中,瞄准束的波长处于625-645μm的范围。
[0045] 与现有的传统激光器系统不同,本发明将治疗束和瞄准束组合在单个激光头102中,由此本发明的这些实施方式有利地使得激光头102能够安装在标准的光学系统上而不是作为由传统激光器系统所提供的独立控制台。将治疗束和瞄准束组合在一起的另一优势是更加小型的PDT激光器系统100,其能够更加小型、经济地制造、以及在治疗设备中更加便携和可用。
[0046] 根据示例性实施方式,激光头102可以电流控制。电流控制的激光头102可以廉价地制造,且通过控制激光器的最大电流,改进安全性。在一个实施方式中,激光头102可以设计为以更高功率(例如,5W)运转,其中它实际上以较低功率(例如1W或1.5W)运转以减少热量输出并延长使用寿命。
[0047] 应该理解的是,可以利用电流控制的任何方法。例如,电流可以通过外部脚踏、按钮、计算机、或本领域公知的任何其他装置来控制。应该理解的是,电流控制装置可以定位在激光头102上。此外,应该理解的是,激光头102可以是电压控制的(例如,电压对应于光束强度)或通过数字通信信号来控制。
[0048] 根据示例性实施方式,能够使得激光头102在规定之下以1至1.5W运转以生成较少热量。在一个实施方式中,激光头102配置为以约325mW至750mW的功率水平运转以进一步减少热量生成。所生成的较少热量使得激光头102能够无源地冷却。根据示例性实施方式,散热片108耦接至激光头102。散热片108耦接至热导管106,热导管106传输热量至翅片阵列104。翅片阵列104将热量消散到空气中。散热片108、热导管164、以及翅片阵列164可以由本领域公知的任何材料制成以消散热量。
[0049] 根据一个实施方式,冷却系统可以利用热传输领域公知的工作流体来冷却激光头102。例如,散热片108、热导管106、和/或翅片阵列104可以填充有少量的工作流体(例如,水、丙、氮、甲醇、水、或钠盐,等)。通过蒸发工作流体来吸收热量。蒸汽将热量传输至冷凝区,在这里冷凝的蒸汽将热量释放至冷却介质。冷凝的工作流体通过重力、或通过热导管106或翅片阵列104上产生毛细管作用的毛细结构返回至蒸发器
[0050] 无源冷却系统致力于以多种方式减少示例性PDT激光器的成本。首先,无源冷却系统相比现有技术的主动冷却系统来说更加便宜。相比主动冷却系统来说,无源冷却系统生产、维修、以及运转成本更低。其次,无源冷却系统相比主动系统来说更加小型,这使得冷却系统能够与激光器一起安装在外壳内,并且外壳定位在公知的裂隙灯显微镜上。根据示例性实施方式,散热片108能够辅助激光头102来将治疗波长限制在期望治疗光能流波长±1nm内并且治疗能量不超出期望治疗光能流能量的3%。
[0051] 根据一个实施方式,激光头102具有大约11.4cm×2.86cm的散热区域。因此,通过具有十倍或更大的散热表面积能够使得激光头102在治疗参数内运转。根据一个实施方式,可以利用金属片外壳来消散激光头102的热量。
[0052] 根据一个实施方式,散热片108、热导管106、以及翅片阵列104提供了大约增加25倍因子的表面积用于散热。根据一个实施方式,可利用热导管106将热量输送至翅片阵列2
104,其能够置于器械外壳内的任一方便位置。根据一个实施方式,激光头102的32.6cm散
2
热表面连接至散热片108以及热导管106和翅片阵列104,其中热分布结构具有810cm的散热面。根据一个实施方式,激光头102可任选地靠近光学元件布置,并且热量可传输至PDT激光器系统上或外侧上的方便位置。
[0053] 根据示例性实施方式,来自激光头102的两个激光束通过光纤缆线110传播。光纤缆线110在Z轴上具有弯曲。Z轴弯曲作为扰频器工作。扰频使得光纤中的光学功率在所有引导模式间分布。一种公知的扰频技术是在两片阶跃指数光纤之间拼接一定长度的渐变指数光纤,但这种技术是昂贵的且增加了光纤校准的复杂性。在本发明的一个实施方式中,光纤在Z轴上的弯曲减少了成本并消除了光纤校准的复杂性。此外,短光纤缆线(例如,250mm)引起所有光纤模式之间的快速耦合以及高阶模式的衰减。光纤缆线110输出独立于激光头102的强度分布的均匀输出强度分布和圆度。
[0054] 根据示例性实施方式,光纤缆线110具有约250mm的长度并具有约400微米的直径。考虑到光纤缆线110的较小尺寸,它可以置于光学系统上。通常,现有技术的系统具有长的光纤缆线,其将激光头连接至裂隙灯光学系统。现有技术系统受到光纤缆线的降级和破坏。因此,本发明实施方式的较短光纤缆线110具有更大鲁棒性以及更多成本效率。
[0055] 来自光纤缆线110的均匀光线传播至激光扩束器112,其扩张输出光线。在一个实施方式中,光纤缆线110可连接至具有4.5mm焦距(FL)的光线透镜(未示出)。扩张的光线从激光扩束器112输出进入发散光线的光发散器114。根据一个实施方式,扩束器112可具有48mm FL的透镜。在一个实施方式中,扩束器112包括具有负光焦度的双凹透镜。发散束传播扩束器112管的长度,其对光束提供另外的光束发散。
[0056] 发散的光线从发散器114传播至准直器116。从准直器116输出的光线相对于输入的光线来说在特定方向上是更加平行的,并且它的空间截面更小。此外,从准直器出来的光线具有基本均匀的光能流。对光线准直从而它可以穿过机械设备且仍在靶部位上提供均匀光能流。
[0057] 光纤缆线110、扩张器112、发散器114、以及准直器116作为示例性实施方式提供。应该理解的是,可以利用本领域中的可替代的机构或另外的部件来输送均匀光能流的光线。
[0058] 来自准直器116的光线传播至孔径轮118。孔径轮118包括一系列孔径以针对治疗束设置不同的光斑尺寸。光斑尺寸可由个人手动地旋转孔径轮至期望的光斑尺寸来物理地设置。在其他实施方式中,在由使用者或计算机系统选定了期望的光斑尺寸后,电动系统可旋转孔径轮。可以预想到的是,可以利用孔径轮118上多个不同的光斑尺寸值。由于光线已经通过准直器116准直,进入和离开孔径轮118中孔径的光线具有小的空间截面。根据一个实施方式,孔径轮118配置为以十二个几乎相等的步进提供1.22mm至5.5mm的光束直径。在一些实施方式中,在使用合适的接触透镜时,这些光束直径转化为1.0mm至6.4mm的光斑尺寸。根据一个实施方式,一个500微米的光斑由孔径轮118传输以用于脉络膜血管病变的治疗,以及传输以约400微米平均步进增加的从1000至6400微米的一系列光斑以用于PDT。根据一个实施方式,PDT激光器提供小于1mm的光斑尺寸用于CSC、PCV、CNV、老年性黄斑变性(AMD)或类似适应症。
[0059] 在本发明的一个实施方式中,不是使用一个或多个透镜来设置光斑尺寸,而是利用单个孔径轮118。这提供了成本节约,这是因为金属轮相比透镜或变焦系统来说能够更加廉价地制造。另外,孔径轮118相比透镜系统来说更加耐用且不太可能随时间降级或变得不对准。此外,孔径轮118容易互换或以其他孔径轮替换。例如,可通过将具有一组光斑尺寸值的孔径轮118廉价地更换为具有不同组光斑尺寸值的另一孔径轮,来使用新系列的光斑尺寸。
[0060] 根据本发明的示例性实施方式,孔径轮118能够配置为提供500-6000微米的光斑尺寸。
[0061] 光线传输通过孔径轮118至透镜组件120。在一个实施方式中,透镜组件120聚焦孔径轮118的图像以具有1∶1的输入/输出比,并将光线投射至部分反射镜122。根据一个实施方式,透镜组件120包括两个透镜(120a和120b)。第一透镜120a可具有56mm焦距(FL),而第二透镜120b可具有48mm FL。根据另一个实施方式,透镜组件120的两个透镜均可具有50mm FL。
[0062] 图2示意了瞄准束124,其从透镜组件120(图1)传播至示例性部分反射镜122上。大约50%的瞄准束124由部分反射镜122反射至患者眼睛126。大约50%的瞄准束穿过且不被部分反射镜122反射。
[0063] 部分反射光束128照亮了患者眼睛126的靶部位130。反射束128的一部分反射离开靶部位130。从靶部位130反射离开的约50%的光线由部分反射镜122再次反射。从靶部位130反射离开的另外50%的光线传输通过部分反射镜122至裂隙灯光学装置,并最终至临床医生眼睛中。这使得临床医生能够观察患者眼睛126的靶部位130。在一些实施方式中,冲击医生眼睛的全部光发射不会超过由激光安全使用的美国国家标准(ANSI Z136)所限定的安全界限,该标准公开内容以其整体通过引入包含于此。ANSI Z136提供了用于一般用途的安全激光照射。如果激光照射低于由该标准限定的界限,由于单独的激光照射应该不会对视网膜组织造成热损伤。
[0064] 部分反射镜122能够类似地作用以反射治疗束。例如,部分反射镜122能够配置为反射90%的治疗束。被反射的治疗束将传播至眼睛126上并且仅小部分的治疗束将反射回部分反射镜122。来自组织反射光的10%的光将传播至临床医生眼睛,最终传播至临床医生眼睛中的小百分比治疗束将是无害的。在一些实施方式中,冲击医生眼睛的全部光发射不会超过由ANSI Z136所限定的安全界限,该标准公开内容以其整体通过引入包含于此。
[0065] 图3示意了部分反射镜122的示例性反射分布。根据示例性实施方式,治疗束具有689nm的波长,而治疗束具有635nm波长。这里,部分反射镜122将反射90%的治疗束和50%的瞄准束。这些图是示例性的。应该理解的是,部分反射镜122可具有任意可替代的期望反射分布。
[0066] 从部分反射镜122最终传播至眼睛126的治疗和瞄准光具有礼帽形光束。礼帽形光束在本领域是可理解的且是在圆盘内具有接近均匀光能流的激光束。图4示意了针对传播至眼睛126上的4600微米的光斑尺寸在X和Y平面上的示例性礼帽形分布。在一些实施方式中,针对激光的最大光斑尺寸,PDT激光具有200mW的最大总功率。然而,应该理解的是,可以选择任意光斑尺寸从而以基于期望应用的任意期望功率强度传播。还应该理解的是,可以为了更加均匀分布而优化礼帽形分布。
[0067] 返回至图1的示例性实施方式,眼压计柱134可用于将PDT激光器系统100连接至传统的裂隙灯显微镜。根据一个实施方式,眼压计柱134设计为耦接至“Hang-Strait”或等效的裂隙灯显微镜。应该理解的是,眼压计柱134是示例性的,并且可以提供等效的连接机构来将PDT激光器系统100连接至裂隙灯显微镜或其他类似的眼科设备。
[0068] 根据示例性实施方式,PDT激光器系统100安装在裂隙灯显微镜上,从而使治疗光斑与裂隙灯的裂隙照明一致的对准并聚焦。
[0069] 应该理解的是,图1作为示例性实施方式提供并且可以添加其他部件。例如,应该理解的是,PDT激光器系统100可构造为具有合适外壳的独立PDT装置,其可拆卸地连接至裂隙灯显微镜、或永久地连接至裂隙灯显微镜。
[0070] 图5示意了PDT激光器200完全组装的内部部件,其具有激光头202、散热片204、热导管206、翅片阵列208、光纤缆线210、扩张器212、发散器214、准直器(未示出)、孔径轮218、透镜组件220、部分反射镜222、以及眼压计柱234。在一些实施方式中,PDT激光器200包括上面关于图1所讨论的PDT激光器100的元件。
[0071] 图6示意了根据本发明实施方式的示例性PDT激光器的模块化框图。PDT激光器外壳336容纳激光头302。激光头302生成相干光,其具有+/-3mm的窄带宽、689nm的中心2
波长,以及支持0至600mW/cm的光能流率加上共线的瞄准束的光线。来自激光头302的光线提供至扰频器338。扰频器338可以是光纤缆线或本领域公知的任何扰频器。根据一个实施方式,在激光束通过多模光纤传输时所发生的光模在扰频器338中扰频以生成具有礼帽形强度分布的圆形束。根据一个实施方式,激光头302可以是组合了激光治疗束和瞄准束的激光二极管,从而它们的激光输出关于扰频器338是光学共线的。
[0072] 来自扰频器338的光输出340具有礼帽形强度分布,其传播至扩束器/望远镜/准直器342。根据一个实施方式,礼帽形强度分布是满足需要的,这是因为它提供了整个激2
光束截面区域的非常均匀的光能流率(mW/cm),从而提供待治疗的组织上光敏剂的均匀激活。
[0073] 根据一个实施方式,来自扰频器338的激光束的直径从400微米扩张至12mm。来自扩束器/望远镜/准直器342的准直光将具有12mm直径的准直光传递至光斑尺寸选择器344。
[0074] 根据一个实施方式,光斑尺寸选择器344可以加工有多个光斑尺寸的孔洞。光斑尺寸选择器344可手动地旋转以使得每次选择一个光斑尺寸。在选定了光斑尺寸时,孔洞与扩张的激光束相交,并且激光通过该孔洞传输到投影光学系统346上。根据一个实施方式,可以在视网膜上产生1.0mm至6.4mm范围的光斑尺寸来治疗从0至5.4mm的损伤直径。应该理解的是,可使用本领域公知的各种范围的光斑尺寸。
[0075] 光线穿过光斑尺寸选择器344传递至投影光学系统346,其中投影光学系统提供了0.78的放大因子(M)。应该理解的是,可以使用本领域公知的各种范围的M。光线从投影光学系统346投影至眼睛348以激励光敏剂。
[0076] 图7(a)示意了示例性PDT激光器系统400,其具有外壳436和眼压计柱434。外壳436具有显示器450,其能够显示各个治疗和激光参数。根据一个实施方式,显示器450显示治疗倒计时:83秒至0。图7(b)示意了PDT激光器系统400的示例性实施方式的侧视图。
[0077] 图8示意了示例性PDT激光器系统500的侧视图,出于示意性目的而使其外壳透明。眼压计柱534设置在外壳536的外侧上。在外壳536内侧,激光头502生成通过光纤缆线510传播的治疗束和瞄准束。光纤缆线510进行扰频。扩束器/望远镜/准直器542对光线扩张并准直。孔径轮518从扩束器/望远镜/准直器542中选择孔径尺寸。来自孔径轮518的光线穿过透镜组件(未示出)传播至部分反射镜到达眼睛(未示出)。通过散热片504、热导管506、以及翅片阵列508从激光头502散热。
[0078] 图9、10、和11示意了提供重合的瞄准束和激光束的示例性光学配置。图9示意了分束器652,其将689nm的治疗激光654与瞄准激光656结合至靶组织658。图10示意了689nm治疗激光754与瞄准激光756,它们在裂模光纤760中结合。裂模光纤760将两个光束输送至具有四个透镜的光学系统762,其将光线传播至靶组织758。图11示意了激光头802,其生成689纳米的治疗激光854和瞄准激光856,它们通过光纤缆线传播至靶组织858。应该理解的是,这里所描述的治疗激光束或瞄准激光束(654、754、或854)可以具有本领域公知的任何期望的波长。
[0079] 应该理解的是,光学系统762可如前面实施方式所描述的那样配置、或以本领域公知的任何其他方法配置。还应该理解的是,光学系统762可具有任意数量的透镜。应该理解的是,这里所描述的用于提供重合的瞄准和治疗束的系统和方法仅仅是示例性的,并且可以利用本领域公知的任何方法来提供重合的治疗和瞄准束。
[0080] 图12示意了示例性用户接口900,其使得操作者-诸如内科医生、眼科医生、临床医生等——能够设置激光器并且用其执行治疗,诸如本文所描述的激光器。用户接口900包括显示器902,、接触透镜选择器904、光能流率选择器906、瞄准束强度选择器908、紧急停止件910、激光状态选择器912、光斑尺寸选择器914、以及按键开关916。
[0081] 在一些实施方式中,显示器902是两位数显示器,其显示治疗倒计时,在光能流率改变时提供反馈并在必要时显示错误代码。显示器可在激发激光时提供从83秒开始的倒计时,以及在一些实施方式中,倒计时不能够被改变,除非重新开启激光器系统。
[0082] 接触透镜选择器904提供可用的接触透镜放大率之间的切换。例如,接触透镜选择器904可在1.06X接触透镜放大率(对应于Volk区域中央接触透镜或等效物)和1.47X接触透镜放大率(对应于Mainster宽场接触透镜或等效物)之间切换。图13和14示意了根据本发明一个实施方式的孔径尺寸、光斑尺寸、以及系统放大率的一些示例性组合。本领域普通技术人员应该理解的是,能够在不偏离本发明范围的情况下等效地使用光斑尺寸、系统放大率、以及孔径尺寸的其它组合。
[0083] 根据一个实施方式,光能流率选择器906允许医生选择期望的光能流率。当按压2
处于设置模式的激光器时,该按钮使系统做600、450、300、或150mW/cm的光能流率的循环。
2
在改变光能流率时,显示器将读出60、45、30、或15,表示600、450、300、或150mW/cm。在选
2 2
定600mW/cm作为光能流率时,光能流率选择器旁边的绿色LED指示。在选定600mW/cm 之外的光能流率作为光能流率时,光能流率选择器旁边的红色LED指示。应该理解的是,在不偏离本发明范围的情况下,可以改变光能流率选择器906和对应LED显示器的设置。
[0084] 在一些实施方式中,瞄准束强度选择器908允许瞄准束从0mW的最小值至<1mw输出的最大值的连续调节。
[0085] 根据一个实施方式,紧急停止件910是闩开关,其将即刻地切断整个单元的电源。在该开关处于“未闩锁”时将发生该系统的重启,并且它将返回至默认设置。
[0086] 激光状态选择器912可调节至准备状态或等待状态中的一个。在这两个状态下,瞄准束是打开的。然而,仅在准备状态时,能够激活治疗束。当激光器处于“准备”模式时,激光状态选择器旁的绿色LED指示。在激光器处于“等待”模式时,激光状态选择器旁的红色LED指示。
[0087] 根据一个实施方式,旋转光斑尺寸选择器914以选择激光光束光斑尺寸。
[0088] 按键开关916可以是主电源开关。当该按键开关转至“开”位置时,激光器通电且2
开启瞄准束。无论何时打开该按键,系统默认为600mW/cm、83秒治疗计时、以及1.06X接触透镜放大率的标准参数。在必要时,该按键能够在系统处于“关闭”模式时从开关上移除,其提供对激光器系统控制访问的简单方式。
[0089] 虽然在图12中未示意,激光器系统可包括其他部件,诸如脚踏开关和其他控件及指示器。脚踏开关可在激光器处于“准备”模式时启动治疗束。在释放脚踏开关时,则暂停治疗束。如果使用期间通过释放脚踏开关来中断治疗束,将停止83秒的倒计时。如果没有先关闭激光器系统而再次启动脚踏开关,倒计时将从它停止的地方重新开始。其他控件可包括在连接器的端子没有电气接合时阻止治疗束操作的远程联锁连接器,以及指示治疗束正在发射的听觉信号。
[0090] 图15示意了由软件或其他电路执行的示例性流程图1000,用于执行实施基于激光的治疗的步骤,诸如本文所描述的治疗。流程图1000包括治疗模式进程1002、激光激励进程1004、等待模式进程1006、设置默认参数进程1008、瞄准激光进程1010、以及设置模式进程1012。流程图1000中每个进程包括指示需要离开该进程的事件或条件的箭头、从进程的无条件退出、变量、以及并行进程的启动。
[0091] 可结合上面流程图1000执行系统设置的下述示例性方法:(1)将激光器单元连接至至裂隙灯(SL)并将SL观察系统与照明系统对准;(2)使用按键开关打开激光单元电源;(3)使得激光器单元自测试约15秒;(4)在通过SL双眼望远镜观察并具有裂隙光束照明时,将聚焦柱置于SL中并使其聚焦;以及(5)调节激光器单元的控制杆和聚焦旋钮,来确保激光对准并聚焦在与裂隙束相同的位置。
[0092] 可结合上述流程图1000来执行系统等待的下述示例性方法:(1)开启激光器并2
且激光器默认设置为使用600mW/cm、83秒计时、及1.06X接触透镜的标准治疗;(2)在需要标准治疗时,遵循标准治疗方法(参见下述);(3)在需要非标准治疗时:(3a)按压并保持底部按钮(参见图12)直至绿色LED闪烁,显示器将指示‘00’,以及(3b)使用上部按钮
2
(参见图12),可选择可替代的光能流率(600、450、300、或150mW/cm——按压该按钮将使得光能流率在可选选项间循环,并且显示器将读出60、45、30、或15,其表示600、450、300、
2
或150mW/cm。)
[0093] 可结合上述流程图1000来执行标准治疗方法的下述示例性方法:(1)通过按压上部按钮(参见图12)将激光器置于准备模式;(2)根据需要调节瞄准束的强度;(3)调节光斑尺寸(在需要大于4.5mm的光斑尺寸时,将接触透镜放大因子改变至1.47X);(4)启动激光器(例如,使用脚踏开关);(5)保持压下脚踏开关(计数器将从83秒开始跑并且在到达0时,蜂鸣器将响起,此时将关闭瞄准束和治疗束)。
[0094] 在一些实施方式中,可添加另外的安全措施。在一些实施方式中,紧急停止闩锁开关将立即关闭对整个单元的供电。在一个实施方式中,控制单元在激活期间监视治疗激光,确保治疗期间波长和功率水平保持在设置参数内。在其他实施方式中,看狗特征确保在控制单元发生故障时,系统将关闭。根据一个实施方式,在电路设计中设置激光的最大输出,这在控制单元和看门狗同时故障的情形中防止过多的激光输出。在一些实施方式中,提供门联锁装置,其在手术室门打开时阻止治疗束的使用。
[0095] 在一些实施方式中,为激光器系统增加条码扫描器以使得临床医生快速地设置系统以对应一种或多种光敏药物的治疗参数。例如,光敏药物小瓶(诸如 )可装备有条码,且识别小瓶内的药物。在一个实施方式中,条码编码系统结合无线射频识别系统(“RFID”),其集合了来自药瓶上RFID标签的信息。在一些实施方式中,激光器系统可以通过已识别的光敏药物治疗参数预编程。在这些实施方式中,简单识别药物是足够的。在其他实施方式中,条形码或RFID标签可包括其他信息,诸如准确的治疗参数、药物的产品有效期,等。一旦确定了已识别药物的治疗参数,激光器系统可据此自动地改变光束波长、光能流率、功率、治疗持续时间、等。在一些实施方式中,激光器系统可能需要另外的物理变化以对应特定的光敏药物,诸如更换部分反射镜。在一些实施方式中,条码编码系统及其相关电路存储在激光外壳中。在一些实施方式中,条码编码系统可单独地封装。一些其他的实施方式可在激光器系统上包括审批系统,其在调节激光器系统治疗参数前请求用户的确认。在一些实施方式中,激光器系统配置为读出所有PDT化合物的治疗参数。在一些其他的实施方式中,条码编码系统配置为从药瓶、盒子、说明书、以及电子显示器中的一个或多个上读出治疗参数。这些电子显示器能够是智能手机或计算机或任何其他电子显示器,并且信息例如可以从电子邮件、PDT化合物制造商的网站、或数据库收集。
[0096] 图16(a)和16(b)示意了根据本发明实施方式的示例性PDT激光器1102,其安装在裂隙灯1104上,在患者头部位置具有人体模型头部1106。PDT激光器1102可包括本文所描述的任意PDT激光器。裂隙灯1104可包括任意裂隙灯,其具有接纳示例性PDT激光器1102的结构。
[0097] 下面是利用本发明的一个或多个实施方式的示例性工作实例的描述。患者I以a2
方案治疗,其中以6mg/M(身体表面积)施予商业上可得的脂质体静脉合成物形式的维替泊芬,其可从本发明的受让人、加拿大温哥华的QLT Photo Therapeutics公司获得。经静脉给药。在开始输注后30分钟,对患者给予激光,该激光具有约689nm的波长、150-600mW/
2 2
m的密度。患者II以6mg/M 施予脂质体制剂形式的维替泊芬,与患者I一样经静脉注射,但在开始输注后20分钟开始激光。患者III施予与患者I相同的a方案,除了施予12mg/
2
M的维替泊芬。
[0098] 尽管这里已经描述了各个部件,应该理解的是,可使用本领域公知的任意部件来实现相同或相似功能。
[0099] 应该理解的是,可利用诸如Mainster、Volk区域中央的目镜、或本领域公知的任何其他间接成像透镜来辅助PDT或其他治疗。需用这些目镜来将激光聚焦在视网膜后侧上。没有目镜,则不能够看到眼底,并且激光不能够聚焦在患者视网膜的期望区域上。还应该理解的是,可利用间接(实际)图像接触透镜用于PDT。
[0100] 应该理解的是,附图的许多未标注部分可表示常用的机械连接件或部件,并且可代表本领域公知的任何机械连接件或部件。
[0101] 应该理解的是,本发明不限于PDT,而是可认为能够用于其他激光凝固法或非热过程(例如,经瞳孔温热疗法)。还应该理解的是,本发明可用于治疗中央浆液性脉络膜视网膜病(CSC)或息肉状脉络膜血管病变(PCV)、(隐匿性或经典)脉络膜新生血管(CNV)、老年性黄斑变性。还应该理解的是,本发明实施方式的原理能够扩展至包括热治疗。
[0102] 虽然上面已经描述了本发明的各个实施方式,但是应该理解的是,它们仅通过实例来表示,且并非限制性的。同样,各个附图可描绘本发明的实例结构或其他配置,它们用于帮助理解能够包括在本发明中的特征和功能。本发明不限于所示意的实例结构或配置,而是能够使用各种可替代结构和配置来实施。另外,尽管本发明在上面根据各个示例性实施方式和实施例来描述,应该理解的是,在一个或多个个体实施方式中描述的各个特征和功能并不限制它们应用于它们所被描述的特定实施方式,而是能够单独地或以一定方式结合地应用于本发明的一个或多个其他实施方式,无论这些实施方式是否描述或无论这些特征是否表现为一个所描述实施方式中的一部分。因此本发明的宽度和范围应该不限于上面所描述任意示例性实施方式。
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