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公開番号2025107230
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2025073188,2021567821
出願日2025-04-25,2020-05-12
発明の名称高速および高アスペクト比レーザサブトラクティブ材料処理のための方法および装置
出願人ボードオブリージェンツ,ザユニバーシティオブテキサスシステム,BOARD OF REGENTS,THE UNIVERSITY OF TEXAS SYSTEM,リサーチディベロップメントファウンデーション
代理人個人,個人
主分類A61B 18/24 20060101AFI20250710BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】高速および高アスペクト比レーザサブトラクティブ材料処理のための方法および装置の提供。
【解決手段】組織の効率的かつ精密なアブレーションを含むサブトラクティブ材料処理を提供する本開示の装置および方法の例示的実施形態。ある実施形態は、第1の波長における第1のエネルギーのパルスを組織の領域に向けるように構成された第1のレーザと、第2の波長における第2のエネルギーのパルスを組織の領域に向けるように構成された第2のレーザと、第1のレーザおよび第2のレーザの動作を制御するように構成された制御システムとを含む。ある実施形態において、制御システムは、蒸気泡が、第1のエネルギーのパルス記組織の領域に向けられた後、組織の領域の中に形成されるように、第1のエネルギーのパルスの持続時間を制御するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が参照することによって本明細書に組み込まれる２０１９年５月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／８４７，５７７号の優先権を主張する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
（発明の背景）
高エネルギー光源（例えば、レーザを含む）が、医療手技における組織アブレーションのための装置および方法で一般的に使用されている。そのようなシステムは、多くの場合、許容レベルの組織除去率、切断の精度、および非特異的残留損傷の最小化を提供しない。
【０００３】
典型的な既存のシステムでは、フェムト秒およびピコ秒のパルス持続時間レーザが、考慮され、組織除去における高い精度に重点が置かれている。しかしながら、そのようなシステムにおける組織除去率は、不満足に低くあり得る。より高い組織除去率が所望される場合、除去の精度および非特異的残留損傷が、犠牲にされ得る。
【０００４】
逆に、より高い組織除去率に重点を置くシステムでは、組織除去の正確度および精度が、満足のいかないものであり得る。そのようなシステムに関連付けられるエネルギーの増加は、適用を精密に制御するユーザの能力を低減させ、周辺組織の損傷につながり得る。
【０００５】
故に、既存のシステムおよび方法に関連付けられたこれらおよび他の限界を克服するシステムおよび方法が所望される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の例示的実施形態は、組織の高速かつ精密なアブレーションのためのシステムおよび方法を含む。
【０００７】
レーザが、サブトラクティブ材料処理のために長年適用されてきた。レーザサブトラクティブプロセスは、空間的／時間的にビームを調製し、環境からサブトラクティブ処理のために意図される材料上にビームを向けることから開始する。入射レーザ放射線が環境・材料界面を通過した後の材料内のある深度において、レーザ放射線は、材料に相変化（固体からガス、固体からプラズマ、固体／液体からガス、または固体／液体からプラズマ）を誘発し、気泡を形成するために十分なパルスフルエンス率および／またはパルスフルエンスエネルギーを有する。気泡は、高温ガスまたはプラズマまたは組み合わせ（ガスおよびプラズマ）を含み、衝撃波発生および気泡拡張につながり得る周辺材料および／または環境内のものより大きい過渡圧力を発生させ得る。
【０００８】
組織外科用レーザシステムの開発の過程で、本発明者らは、高速組織切断のためのツリウム（Ｔｍ）レーザシステムを構築した。開発中、本発明者らは、Ｔｍレーザを使用し、組織を切断することの限界に気づいた。本発明者らは、Ｔｍレーザ放射線を生体外および生体内組織に印加し、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）を使用して、気泡形成および拡張プロセスを観察した。本発明者らは、組織除去率効率に一貫性がなく、常に組織において清浄かつ一様な切断を提供するわけではないことを観察した。Ｔｍレーザは、本来、高速かつ精密なアブレーションの矛盾する要件を満たすように選択された。光・組織相互作用のＯＣＴ画像は、パルスＴｍレーザ光が組織に入射するときに、急速に拡張する蒸気泡が形成されることを明らかにした。開示されるシステムに組み込まれるＯＣＴ画像は、随意であり、本開示の他の実施形態は、ＯＣＴ画像を利用しないこともあることを理解されたい。
【０００９】
一貫性のないＴｍレーザ切断効率に関する理由は、急速に拡張する蒸気泡が時間的に進化する様子に起因すると考えられる。蒸気泡が、組織の最浅層上に十分な剪断力を提供し得る場合、気泡は、組織表面を引き裂き、清浄レーザ切断が、達成されるであろう。拡張／崩壊する気泡が、組織を引き裂くために十分な剪断力を提供することができない場合、組織切断は、達成されない。Ｔｍのみのレーザアブレーションの一貫性のない動作は、実用的な適用を問題のあるものにする。
【００１０】
本開示の例示的実施形態は、組織に強く吸収されるレーザ波長における追加のパルス（例えば、２．９４ミクロンにおけるＥｒ：ＹＡＧまたは１０．６ミクロンにおけるＣＯ
２
）を提供することによって、この欠点に対処する。強く吸収されるレーザ波長における追加のパルスは、組織における最浅層に吸収され、拡張／崩壊する蒸気泡が、組織を引き裂き得、清浄アブレーションが、達成され得るように、追加の剪断力を効果的に提供する。本発明者らは、Ｔｍ（１．９４μｍ）およびＥｒ：ＹＡＧ（２．９４μｍ）放射線を組み合わせた。装置は、一貫性があり、反復可能である高速かつ精密な組織アブレーションを実証した。
（【００１１】以降は省略されています）

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