KR930001312B1 - 조직 위치로의 에너지 전송용 의료기구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

조직 위치로의 에너지 전송용 의료기구

제1도는 의료용 레이저 시스템의 개략도.

제2도는 대부분은 제1도와 비슷하지만 카테테르(catheter), 특히 그 단부를 보다 상세하게 도시하고 있는 유연성 레이저 카테테르의 개략도.

제3도는 제2도의 카테테르의 단부의 제1실시예의 확대된 상세한 부분적 단면도로서 가시 광원과 그 전송 경로를 개략적으로 도시하는 도면.

제3a도는 제3도의 우측단의 단부 입면도.

제3b도 및 제3c도는 제3a도와 비슷한 단부 입면도로서 변형된 단부 구성을 도시하고 있는 도면.

제4도는 제2도의 카테테르의 단부의 제2실시예의 확대된 부분 개략도로서 가시 광원 및 그 전송 경로를 개략적으로 도시하고 있는 도면.

제4a도는 제4도의 우측단의 단부 입면도.

제5도는 제2도의 카테테르의 단부의 제3실시예의 확대된 부분 개략도로서, 가시 광원 및 그 전송 경로를 개략적으로 도시하고 있는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 의료용 레이저 시스템 12, 14, 16, 18 : 에너지원(광원)

20 : 광학 모듈 22 : 광학 포커싱 시스템

24 : 카테테르 30 : 접속기

32 : 가스 흐름 전달 시스템

본 발명은 일반적으로 적외선으로 동작하는 에너지 전달 시스템에 관한 것으로서, 특히, 가시광이 적외선 방사 에너지를 받는 목표영역을 조명하도록 전달하는 광 파이버와 도파관을 통해 적외선 방사선을 전달하는 시스템용 가시 조준 콤포넌트를 제공하는 것에 관한 것이다.

작업 위치(work site)에 적외선 에너지를 전송하는데 이용되는 종래 기술의 장치가 있는데, 많은 장치, 특히 환자를 의학적으로 처리하는데 이동되는 장치는 작업 또는 수술위치에 에너지를 유도하기 위해 몇가지형태의 광학 시스템을 사용한다. 종종 이들 시스템은 관절식 아암, 조합 관절식 아암 및 유연성 파이버도파관, 또는 적외선 레이저 빔 및 첨가된 가시 조준빔과 인터페이스되는 수술실 마이크로스코프를 사용한다.

통상적으로, 서로 회전 가능하게 결합된 적정수의 관모양 세그먼트와, 결합된 세그먼트의 접합부분에 제공된 미러를 갖고 있는 관절식 아암이 적외선 수술 빔을 향하게 하는데 이용되어 왔다. 빔을 미러에 의한 반복 반사를 통해 한 관모양 세그먼트로부터 다음 세그먼트로 전달된다. 수술 빔은 적외선으로 되어있고 통상적으로 볼수 없기 때문에, 가시 유동 광 빔이 수술빔이 첨가되며, 가시 빔과 적외선 빔 모두 미러 반사에 의해 관절식 아암을 통해 동시에 향하게 된다. 이와 달리, 가시 유도 광 빔의 전송을 위해서는 광 파이버가 사용되고, 수술 빔을 전송하기 위해서는 관절식 아암이 이용되며, 이들 빔은 미러를 통해 동시에 수술 위치로 전달된다.

다른 장치는 적외선 레이저 광선의 전송을 위해 이용되는 제1광 파이버 통로와, 가시 광선의 전송에 사용되는 제2광 파이버 통로 및 수술 위치로 전달되는 적외선 및 가시광선을 포커스시키기 위한 제1 및 제2통로의 말단의 수렴 렌즈 시스템을 사용하고 있다. 또 다른 장치는 가시 표시 빔과 적외선 빔을 결합하기 위해 회전 프리즘을 사용한다. 또 다른 장치는 이격되어 있는 다수의 이산 파이버 광학 번들(bundles)을 이용하는데 한 번들은 가시광을 전송하는데 이용되고, 다른 번들은 가시광을 반사시키는데 이용되며, 제3번들은 적외선 방사 에너지를 전달하는데 이용된다. 적외선 방사선을 효율적으로 전송하게 되는 유연성 파이버 광학 전달 시스템의 개발을 위해 상당한 노력이 이루어져 왔다. 많은 경우, 특히 적외선 외과용 레이저 사용되는 의료용 응용기기의 경우에, 안전성을 고려하여 가시 조준 또는 표시빔이 제공되는 것이 필수적이다. 종종, 광학 전달 시스템에 사용되는 물질은 장파장 적외선 방사에 적합하지만 가시광의 효과적인 전송을 제공하지는 않는다. 가시광의 효율적인 전송의 결핍은 광학 전달 시스템이 기계적으로 아크(arc)모양으로 굽어져 있을 때 더욱 격심해진다.

가시 조준 빔이 적외선 빔에 의해 이동되는 공통 통로를 따라 전송될 수 없는 많은 경우가 있다. 이것은 특히 가시광 및 치료 방사선이 종종 다른 통로를 이동하는 의료 기구에 해당된다. 그러므로 적외선 전달 시스템에 조준 콤포넌트를 제공하는 보조 수단이 사용되어야 한다. 따라서, 본 명세서에는, 의료 기술 분야 및 레이저 카테테르 전달 시스템에 특히 유용한 시스템을 공개한다. 사용중에 다수의 짧은 반경의 곡선으로 굽어지게 되는 여기에서 공개되는 레이저 카테테르는 매우 유연성이 있으며, 유연성 적외선 전달 콤포넌트와 유연성 조준 콤포넌트를 포함하고 있는데, 후자는 전송되는 가시광의 손실을 최소화한다.

본 발명은 작업 위치에 에너지를 전송하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 적외선 방사선을 방사하기 위한 제1에너지 원과, 가시광을 방사하기 위한 제2에너지 원과, 작업 위치에 방사선을 전달하기 위해 제1에너지 원과 동작적으로 관련되어 있는 제1수단 및, 작업 위치에 가시광을 전달하기 위해 제2에너지원과 동작적으로 관련되어 있는 제2수단을 구비하고 있으며, 제2수단은 제1수단 주위에 배치되고, 가시광은 방사선이 접촉되는 작업 위치를 조명하기에 적합하게 되어 있다.

제1에너지원이 적외선 치료 방사선을 방사하도록 되어 있는 조직 위치에 에너지를 전송하기 위한 의학시스템이 본 발명 내에서 실시예화 된다. 제1에너지 전달 수단은 약 200 내지 약 600미크론의 범위의 직경을 가진, 고형(solid) 코어 광 파이버나 공동(hollow) 코어 광 파이버가 될 수도 있는 적어도 하나의 광 파이버를 포함한다. 대안으로, 제1수단이 금속 도파관을 포함할 수도 있다. 제2에너지 전달 수단은 슬리브가, 적어도 하나의 광 파이버 또는 적어도 하나의 가늘고 긴 봉이 될 수도 있다. 다수의 제2수단 파이버나 봉이 사용될때는 이들 파이버나 봉은 서로에 대해 거의 평행하게 지향된다. 제2수단의 파이버는 제1수단에 대해 일반적으로 코일형 구성으로 배치되거나 또는 제1수단에 대해 세로로 지향될 수도 있다. 가늘고 긴 봉은 제1수단에 대해 세로로 지향되는 것이 바람직하다. 양호하게는, 제2수단 파이버 및 봉이 약 10미크론 내지 100미크론 범위의 직경을 갖는다.

본 발명은 또한 적외선 레이저 방사선을 방사하기 위한 제1에너지원과 가시광을 방사하기 위한 제2에너지원에 동작적으로 결합되기 적합하게 되어 있는 유연성 레이저 카테테르는 포함하며, 카테테르가 조직 위치에 가시광을 전달하기 위해 제1에너지원과 동작적으로 관련된 제1수단을 격납하는 본체를 갖고 있고, 제2수단이 제1수단 주위에 배치되며, 가시광이 레이저 방사선에 의해 접촉되는 조직위치를 조명하기에 적합하게 되어 있는, 조직 위치에 에너지를 전달하기 위한 의료 기구를 구체화 한다. 한 실시예에서, 제1 및 제2수단 각각은 적어도 하나의 유연성 광 파이버를 포함한다. 제2수단의 파이버는 일반적으로 코일형 구성으로 제1수단의 파이버 주위에 둘러싸여 질 수도 있다. 제2수단이 다수의 광 파이버를 포함할 때, 파이버는 서로에 대해 거의 평행하게 지향된다. 다른 실시예에서는 제1수단이 적어도 하나의 유연성 광파이버를 포함하며, 제2수단이 하나이상의 유연성 봉을 포함한다. 제2수단이 다수의 봉을 포함할 때, 이들 봉은 서로에 대해 거의 평행하게 지향된다. 다른 실시예에서는, 제1수단이 적어도 하나의 유연성 광파이버를 포함하고 제2수단은 하나의 광 전송 슬리브를 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 제1수단이 금속 도파관을 포함하고, 제2수단은 광 전송 슬리브나, 적어도 하나의 유연성 광 파이버나 또는 하나이상의 유연성이 가늘로 긴 봉을 포함할 수도 있다. 제2수단이 다수의 파이버나 봉을 포함할때에는, 이들 파이버나 봉은 서로에 대해 거의 평행하게 지향된다. 파이버는 일반적으로 코일형 구성으로 도파관 주위에 둘러싸여 질 수도 있고, 또는 도파관의 주변에 세로로 배치될 수도 있으며, 봉은 도파관 주변에 세로로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 설명은 첨부도면을 참조하여 이루어지는데, 몇몇 도면에서 비슷한 부품에는 비슷한 참조번호가 붙어있다. 제1도를 참조하면, 조직 위치에 에너지를 전송하기 위한 의료용 레이저 시스템(10)의 개략도가 도시되어 있다. 이 시스템은 가시광 또는 조준 빔을 방사하기 위한 에너지원(12)을 포함하고 있으며, 적외선 치료용 방사선을 방사하기 위한 적어도 하나의 에너지원(14, 16, 18)을 포함하고 있다. 상기 시스템은 또한 하나 이상의 치료용 레이저가 사용될때에는 광학 모듈(20)과 광학 포커싱 시스템(22)을 더 포함한다. 빔 결합 포커싱에 대해서는 특별한 상세가 기술되지 않는데, 이와 같은 것은 이 기술에 숙련된 사람의 개설내에 있다.

마지막으로 제1도에는 레이저 카테테르(24)가 도시되어 있다. 이 카테테르는 얇고 유연성이 있으며, 작고 회선형의 본체 용기 또는 통로에 삽입되어 특히 적합하게 되어 있다. 제1도에는 가시광의 전송 경로가 도시되어 있지 않은데 이것은 다른 도면에 도시되어 있으며 카테테르(24)를 통해 전달되게 된다.

제2도를 참조하면, 카테테르(24)가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 이 카테테르는 본체부(26)를 갖고 있으며, 그 기부(28)에는 제1도의 광학 포커싱 시스템(22) 및 에너지원에 카테테르를 결합시키기 위한 접속기(30)가 있다. 또한 가스 흐름 전달 시스템(32)이 도시되어 있는데. 카테테르(24)의 말초부(34)에서는 카테테르 본체에 위치된 고형 코어 광파이버(36)의 단부가 도시되어 있다. 파이버는 거의 카테테르의 전체 길이를 따라 전해진다. 통상적으로, 파이버(36)의 구성은 파이버의 금속 할라이드 그룹으로부터 선택된 파이버가 될 수도 있다. 칼코게나이드, 사파이어, 중금속 플루오라이드, 금속 할라이드 크리스탈, 실리카, 비-산화물 글래스등으로 이루어진 그룹으로부터 파이버가 선택될 수도 있는데, 여기에 제한되는 것은 아니다. 또한, 통상적으로, 파이버(36)는 약 200 내지 600미크론 범위의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 접속기(30)는 통상적인 결합 수단이며, 파이버의 말초부 또는 에너지 출구 단부에서의 결합 목적을 위해, 도시되지 않은 에너지원으로부터의 가스 흐름 전달 시스템이 제공된다.

제3도는 카테테르(24)에 위치된 파이버(36)의 확대된 부분 단면도를 나타내는 본 발명의 한 실시예를 도시하고 있다. 제3도로부터 알 수 있는 바와같이, 가시광원(12)과 그 전송 경로가 개략적으로 도시되어 있다. 이 실시예는 파이버(36)를 둘러싸고 있는 광 전송 공동 튜브 또는 슬리브(38)를 사용한다. 40으로 표시된 가시광 또는 조준 빔은 에너지원(12)을 떠나, 제1미러(42)에 의해 환상 미러(44)로 반사되어, 조직위치(도시 안됨)로의 전달을 위해, 총체적으로 39로 명명된 위치인 그 제2단부에 있는 출구로의 전송을 위해 총체적으로 37로 명명된 위치인 슬리브(38)의 제1단부에 전달된다. 슬리브(38)는 통상적으로 수정 또는 유리로 되게 되는데 다른 광 전송 물질도 적합하게 된다. 가시광(40)은 카세그레인(Cassegrain)형 텔레스코프나 또는 다른 장비를 이용하여 슬리브(38)의 제1단부(37)에 결합된다. 이 도면에는 비록 도시되진 않았지만, 적외선 치료용 방사선은 레이저원(14, 16, 18)로부터 고형 코어 파이버(36)를 통해 전달된다. 슬리브(38)의 단부(39)를 빠져나온 가시광 빔(40)은 성질상 환상으로 되어 있으며, 파이버(36)의 단부를 빠져나온 적외선 치료용 레이저 빔을 완전히 둘러싼다. 슬리브(38)와 파이버(36)의 단부는 상접해 있는 것으로 도시되어 있지만 이것은 이들 단부가 실질적으로 상접해 있는한 약간 변화될 수도 있다. 제3a도는 단부(39)의 입면도를 도시하고 있다. 제3a도에 도시된 바와 같이 공기 코어(50)가 있는 공동 코어 광 파이버(48)가 고형 코어 광 파이버(36)에 대치될 수도 있다. 파이버(48)의 구성은 파이버(36)에 대해 전술한 바와 같이 될 수 있다. 또한 제3c도에 도시된 바와 같이 공기 코어(54)가 있는 금속 도파관(52)이 파이버(36)대신에 사용될 수 있다. 비슷하게, 잔여 구조도 제3도에 도시된 바와 같이 되게 된다. 제3도에 도시된 광학 조립체의 유연성은 슬리브(38)의 기계적 특성에 의해 제한되게 된다. 제3도의 실시예는 보다 적은 카테테르 굴곡이 필요로되는 시스템에 적당하다.

제4도를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 구조는 파이버(36)의 세로축에 평행하고 서로 평행하게 배열된 다수의 동심적으로 지향된 개별적인 작은 직경의 봉으로 둘러싸인 고형 코어광 파이버(36)로 이루어져 있다. 봉 또는 파이버(56)의 직경은 변할 수도 있지만, 그 직경이 약 10미크론 내지 100미크론 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다. 가시광 또는 조준빔(40)은 광원(12)을 출발하여, 디포커싱 렌즈(58) 및 수렴 렌즈(60)를 통과하며, 미러(62)에 의해 반사되어, 조직 위치(도시안됨)로의 전달을 위해 총체적으로 66으로 명명된 위치인 그 제2단부에서 빠져나오도록 통과시키기 위한 일반적으로 64로 명명된 위치인 모아져 있는 광학 봉 또는 광 파이버(56)의 제1단부로 전달되게 된다. 여기서, 전술한 바와 같이, 봉 및 파이버의 단부는 66에서 상접해 있는 것으로 도시되어 있지만, 또한 전술한 바와 같이 그 단부가 실질적으로 상접해 있는 한 약간씩 변화될 수도 있다. 이 도면에는, 고형 코어 광 파이버(36)가 도시되어 있는데, 제3도 실시예에 대해 전술된 바와 같이, 공동 코어 광 파이버(48) 및 금속 도판관(52)이 파이버(36)에 대치될 수 있다. 비슷하게, 내부 파이버 및 외부 봉 또는 파이버의 물질적 구성은 전술한 바와 같다. 제3도의 슬리브(38)와 비교하여 개별 봉 또는 파이버(56)의 보다 큰 고유 유연성 때문에, 본 실시예 및 그 변형된 구성은 적외선 성분이 보다 작은 반경의 곡선 아크를 통해 구부러지도록 허용한다. 더욱이, 단부(64)에서의 일반적으로 원형의 횡단면으로된 봉 또는 파이버(56)의 묶음은 단부(66)로의 광 전달을 위해 조준빔외장으로의 가시광(40)의 결합을 용이하게 한다.

마지막으로, 제5도를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 그 구조는 다수의 개별 파이버(68, 70, 72, 74)로 둘러싸인 고형 코어 광 파이버(36)로 이루어져 있다. 본 실시예는 훨씬 큰 카테페르 유연성이 필요로된 응용기에 더욱 적합한데, 즉 보다 작은 반경의 곡선을 가진 아크로 굴곡시키기에 더욱 적합하다. 파이버(36)의 국소적인 심한 굴곡으로 인한 개별 파이버(68, 70, 72, 74)의 파괴를 피하기 위해, 많은 가닥의 작은 직경의 파이버(68, 70, 72, 74)가 일반적으로 코일형 구성으로 파이버(36)주위에 둘러싸인다. 각 파이버(68, 70, 72, 74)의 직경은 같은 수도 있고 다를 수도 있지만, 그 직경은 약 10 내지 100미크론 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다. 비록 제5도에 도시된 구성이 4개의 둘러싸인 파이버 가닥을 도시하고 있지만, 제4도에 도시된 바와 같이 둘러싸는 것과 더욱 비슷하게 파이버(36)를 둘러싸는 파이버의 완전한 환형을 형성하도록 하기 위해 더 많은 수의 파이버 가닥이 사용될 수 있다. 가시광 또는 조준 빔(40)은 광원(12)을 떠나, 미러(76)에 의해 반사되어, 조직 위치(도시안됨)에 전달하기 위해, 일반적으로 80으로 명명된 위치인 그 제2단부에서 나오도록 통과시키기 위한, 일반적으로 78로 명명된 위치인 모아져 있는 광 파이버(68, 70, 72, 74)의 제1단부로 전달된다. 선행의 마지막 실시예에서와 같이, 파이버는 가시 조준 빔이 쉽게 결합될 수 있는 원형 횡단면의 묶음을 형성하도록 단부(78)에서 함께 모아질 수 있다. 파이버(36)와 파이버(68)의 단부는 단부(80)에서 상접해 있는 것으로 도시되어 있지 않지만, 이들 파이버는 거의 상접해 있다. 전술한 바와같이, 파이버(36)는 공동 코어 광 파이버(48)나, 금속 도파관(52) 또는 그 등가의 수단에 의해 대치될 수도 있다. 물질적 구성은 가시광 전달 파이버 및 적외선 방사선 전달 파이버에 대해 전술한 바와 같이 될 수도 있다. 고형 코어 광 파이버(36) 및 공동 코어 광 파이버(48)가 독자적으로 동일하게 적용될 수 있는 어느 경우든지 가시광 전달 수단에 의해 둘러싸인 다수의 파이버의 이용이 이루어지게 된다는 것을 알아야 한다.

환상의 가시 조준 빔을 제공하는 것에 더하여, 광파이버의 코일은 또한 적외선 파이버에 대한 추가적인 기계적 보호를 제공하며, 광학 전달 시스템 고장의 경우에 카테테르를 이용하는 치료사이에 경보하기 위한 내장식 안전 시스템으로서 작용한다. 적외선 파이버가 파괴되는 경우에, 빠져나온 고전력 레이저 에너지는 카테테르를 빠져나오기 전에 가시 조준 빔 전달 광 파이버를 녹이게 된다. 이것은 조직 위치에서의 환상 조준 빔의 왜곡으로서 즉시 관찰되게 되며, 진행을 중지하도록 치료사에게 경보하게 된다.

본 발명은 그 양호한 실시예를 참조하여 기술되었다. 그러나 이 기술에 숙련된 사람은 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 청구범위에 의해 커버되는 본 발명의 형태에 있어 변화가 이루어질 수도 있다. 본 발명의 어떤 특징이 때때로 다른 특징의 대응하는 이용없이 장점으로 이용될 수도 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

1. 적외선 레이저 방사선을 방사하기 위한 제1에너지원과 가시광을 방사하기 위한 제2에너지원을 포함하며, 조직 위치로 에너지를 전송하기 위한 의료기구에 있어서, 상기 의료 기구가, 상기 조직 위치로 상기 레이저 방사선을 전달하기 위해 제1에너지원과 동작적으로 관련되어 있는 제1수단과, 상기 조직 위치로 상기 가시광을 전달하기 위해 상기 제2에너지원과 동작적으로 관련되어 있는 제2수단을 포함하며, 상기 제2수단은 상기 제1수단 주변에 배치되고, 상기 가시광은 상기 레이저 방사선에 의해 접촉되는 조직 위치를 조명하기에 적합하게 되어 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 제1 및 제2수단이 적어도 하나의 유연성 광 파이버를 포함하고 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2수단의 상기 파이버가 일반적으로 코일형 구성으로 상기 제1수단의 상기 파이버 주위에 둘러싸여 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2수단이 서로에 대해 거의 평행하게 지향된 다수의 광 파이버를 포함하고 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1수단이 적어도 하나의 유연성 광파이버를 포함하고, 상기 제2수단이 하나 이상의 가늘고 긴 유연성 봉을 포함하며, 상기 제2수단이 다수의 봉을 포함할때에는 상기 봉이 서로에 대해 거의 평행하게 배치되도록 되어 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1수단이 적어도 하나의 유연성 광파이버를 포함하고, 상기 제2수단이 광전송 슬리브를 포함하고 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1수단이 금속 도파관을 포함하고 상기 제2수단이 광 전송 슬리브를 포함하고 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1수단이 금속 도파관을 포함하고 상기 제2수단이 적어도 하나의 유연성 광 파이버를 포함하고 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
9. 제8항에 있어서, 상기 파이버가 일반적으로 코일형 구성으로 상기 도파관 주위에 둘러싸여 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료 기구.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1수단이 금속 도파관을 포함하고 상기 제2수단이 하나 이상의 가늘고 긴 유연성 봉을 포함하고 있으며, 상기 제2수단이 다수의 봉을 포함할때에는 상기 봉이 서로에 대해 거의 평행하게 배치되어 있는 조직 위치로의 에너지 전송용 의료기구.