供需大厅

登录/注册

公众号

更多资讯,关注微信公众号

小秘书

更多资讯,关注荣格小秘书

邮箱

您可以联系我们 info@ringiertrade.com

电话

您可以拨打热线

+86-21 6289-5533 x 269

建议或意见

+86-20 2885 5256

顶部

荣格工业资源APP

了解工业圈,从荣格工业资源APP开始。

打开

为碎石术寻找新的激光源

来源:荣格-《国际工业激光商情》 发布时间:2021-07-06 667
工业金属加工工业激光激光设备零部件光学材料与元件其他 应用及案例
收藏
根据使用的激光类型及其参数,外科医生可以采用不同的方法进行手术。

肾结石在发达国家很常见,这些国家里约有10%的人口患有肾结石。激光碎石术主要通过先进的输尿管镜,已成为微创手术消融输尿管结石和肾结石的一项主要技术。在过去二十年里,以闪光泵浦的固态钬:YAG激光器一直是激光碎石的主导技术。但这种成熟技术有一些基本限制。人们也在探索用于激光碎石的替代技术,比如铥光纤激光器、铥:YAG激光器和铒:YAG激光器。



什么是激光碎石术?


激光碎石术是一种微创内窥镜技术(输尿管镜),用激光将尿液中的结石粉碎并取出。一旦确定了结石在膀胱、输尿管或肾脏中的位置,医生会将一根光纤插入输尿管镜的工作通道,然后激活激光将结石碎成更小的碎片。


碎石主要通过光热消融来实现。激光辐射的直接吸收会产生热量,导致石材的熔化和消融。光吸收水分产生二次烧蚀——孔隙中的水迅速蒸发或膨胀,产生较高的局部压力,引起烧蚀。
通常,外科医生会用夹钳将较大的碎片从尿道中取出,较小的碎片稍后可以随尿排出。根据使用的激光类型及其参数,外科医生可以采用不同的方法进行手术。


脉冲能量:可用的脉冲能量取决于所使用的激光系统,范围在0.2J - 6.0J之间,尽管肾结石消融的典型设置范围是0.2J - 2.0J。频率或脉冲频率:由于钬激光器的技术限制,典型的频率值在5Hz- 80Hz之间。脉冲持续时间:钬激光器的典型脉冲持续时间在150µs-500µs之间。钬:YAG激光器是目前碎石临床标准激光器的主要原因是其发射波长为2120 nm。这一波长的光会被结石孔隙和孔洞内的水强烈吸收,令水产生热膨胀并蒸发,从而增强烧蚀效果。此外,钬:YAG激光器已经成功烧蚀了多种岩石成分。


近年来增加了很多用激光碎石治疗尿路结石的方式,但主要技术模式是以下三种:碎片、除尘、“爆米花”。在碎片模式中,使用低脉冲率的高脉冲能量将石头烧蚀成多个碎片。用夹钳取出直径较大的碎片(>2mm)。在除尘模式中,将肾结石破碎成直径小于1mm的小块,不需要主动夹钳取出。在“爆米花”模式中,将光导纤维固定在一个地方,用高脉冲能量制造湍流,反复烧结石,直到它被烧成小块。表1总结了这三种激光碎石模式各自的典型脉冲能量和脉冲频率值。


激光碎石术的未来发展趋势是什么?


过去几十年里,固体钬:YAG激光器已经成为最常用的碎石激光器。它的主要优点是可粉碎各种不同类型的结石,成功率较高,在低功率激光器中成本相对较低。但该技术也有其局限性和缺点。它的最关键参数有如下几个方面。


波长,钬:YAG激光器的发射波长与水吸收峰不完全匹配,差2µm左右。铥光纤激光器的发射波长更接近水吸收峰,但Monocom公司提供了通过设计调整发射波长以完美匹配水吸收峰的可能性,这已被证明导致更有效的石材消融。


脉冲重复频率,它的最大脉冲速率或脉冲频率一般在20Hz-80Hz之间,对处理方法造成了一定的限制,特别是除尘模式。最新的钬:YAG激光系统可实现100Hz-120Hz的重复频率,显示了持续增加脉冲重复频率的趋势。Monocom公司生产的一款直接二极管系统,电子脉冲频率可超过1000Hz。此外,其无焊锡激光条安装技术(夹紧)对半导体和电极之间的CTE不匹配不敏感,可以提高硬脉冲应用的寿命。


平均功率,最大平均功率也呈现了类似的增长趋势,最新的高功率激光系统可实现120-140W的输出功率。Monocrom FLEX激光器的平均功率达到了105W。下一代系列激光器还有可能继续增加这个参数。


插接效率,钬:YAG激光器的壁插效率很低,约为1~2%。铥光纤激光器的壁插效率最高,最大可达10%左右。Monocom公司生产的直接二极管激光器可实现最大壁插效率约5%,是钬:YAG激光器的4倍左右。
还有一点很重要,就是直接二极管激光解决方案可以有效用于连续波和脉冲作业。这个优势与发射波长与低温和高温水吸收峰完美匹配的能力的结合,令直接二极管激光解决方案成为理想选择。这个解决方案也可用于需要做软组织消融和/或凝血治疗,如良性前列腺增生(BPH)的病例上。


本文总结了2µm钬:YAG激光光源以及Monocom公司生产的直接二极管激光光源的优缺点。按激光类型总结的优缺点。钬:YAG激光器的优点有已经证明可以粉碎所有类型的结石,低功率激光器中相对低成本;缺点是不匹配水吸收峰、只限于低脉冲率、非常低的壁插效率、维护费用高、高级激光系统有很高的使用限制,光纤≥200µm。


直接二极管激光器的优点有波长与水吸收峰完全匹配、以连续波和脉冲两种模式运行、脉搏频率和持续时间非常灵活、波长可以通过设计来调节、壁插效率比钬:YAG激光器高4倍(~5%)、非常低的维护成本;缺点是尚未进行临床试验光纤≥200µm限用。


来源:荣格-《国际工业激光商情》


原创声明:
本站所有原创内容未经允许,禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄,否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许,已经转载本站原创文章的平台,请立即删除相关文章。

收藏
推荐新闻