医用激光传输系统

1、医用激光传输系统引言n激光器所发出的激光是直线传播的。n传输系统就是能把这直线传播的激光束有效地传送到人体的病变部位的传输器械，是医用激光器的重要部件，其质量的好坏将直接影响到医用激光器的治疗效果。 评价标准n 1激光束通过传输系统后是否保持激光的原有特性，如激光的平行性、相干性等。n 2传输系统是否能承受足够大的激光功率，且传输损耗又较小。n 3传输系统是否操作灵巧，自由度大而无死角，是否体积小、重量轻，调试方便和维修保养简便。n 4传输系统是否处于任何位置时，其输出功率恒定、光斑模式一致。传输方式n导光臂传输n光导纤维传输n光学系统传输导光臂传输n对于波长为10.6m的CO2激光，国内外虽

2、已有产品，但其成本高，尚不能普及，所以目前国内外在CO2激光治疗机中的导光系统大多采用装有反射镜的转动式导光关节臂。 n它是由反射镜基座、连接管、轴承、反射镜和激光刀头等组成。 导光臂传输n反射镜基座由硬质铝合金材料制成，加工精度要求较高，基座与连接管的二孔轴线要相互垂直，其交点应正好交于反射镜面中央，与镜面交角均为45。 n对于传输功率大于100W的激光，一般采用黄铜作基板；小于100W的激光则一般都用石英玻璃或硬质玻璃作基板。 卧式CO2激光手术刀及导光关节臂结构示意图1 激光管固定圈 2 激光管支架 3 电源箱 4 导光关节支架 5 关节臂 6 刀头 n导光关节臂的轴承是连接管和反射镜基

3、座相连的重要部件，为了保证反射镜基座上的反射镜在轴转动时光束不发生偏摆，对轴承的选择和轴承外圈的加工精度要求很高。n导光关节臂的连接管，一方面是连接反射镜基座，另一方面是让激光束通过并且作为轴承的转动轴，所以对其管径的内外两周必须有良好的平行度和同心度。n关节臂末端的操作手柄，习惯上被称为激光刀头，n刀头内部都装有聚焦透镜，在透镜的焦点处，可对病变组织进行切割，离焦点的距离逐渐增大时，激光束的光斑也随之加大，从而功率密度随之降低，治疗作用就从切割过渡到汽化，再到凝固。n当离焦点的距离再增大时，光斑面积更大，以致使功率密度小于组织的损伤阈值，此时对组织无急性损伤，可用其温热效应进行激光理疗，或把

4、聚焦透镜换成扩束透镜进行激光理疗。对于不同的治疗，激光的刀头套的长短和形状也有所不同。导光关节臂与激光器的耦合导光关节臂与激光器的耦合 n常用的方法有直管烧孔法和内调焦平行光管调整法以及肉眼校正法三种方法。一般因直管烧孔法的校准比较简便，所以应用比较普遍。其标准方法如下：n首先取出激光机附件中的调试管(长度一般为500mm左右，内外口径与导光关节臂的连接管完全相同的直管)，装到关节臂的固定架或座上。然后在调试管的近端和远端分别贴上微湿的薄纸片，再启动激光机，让激光管输出的激光束在纸片上烧个小孔，反复调节激光管固定圈上的调节螺钉，直至调试管近端和远端的纸片上的烧孔都处于端口的中心为止。再取下调试

5、管，装上导光关节臂即可投入正常使用。 导光光纤传输 n光纤一般由三层组成，其中心部称为芯，中间部分称为包层，纤芯的折射率必须大于包层的折射率，光束在纤芯里传播，包层的作用是把光束限制在纤芯里传播。最外层是用塑料等材料制成的保护层。 光纤n阶跃光纤：是一种最常用最简单的光纤。它的纤芯折射是均匀一致的，且纤芯和包层界面处的折射率由高阶跃变低，故称为阶跃光纤或阶梯光纤。n梯度光纤：纤芯折射率自中心向界面方向呈抛物线规律逐渐减小，到纤芯与色层的界面处，二者的折射率已经样。这样，光束在梯度光纤中传播时，在轴线附近的光线由于中心的折射率高，其传播速度也慢；而远离轴线的光线虽然光程长，但因折射率逐渐减小，其

6、传播速度也随之逐渐加快，由于连续折射作用，光线逐渐沿轴线方向折回，形成一余弦曲线的路径。这样，由某点入射的光线，经过段路径之后又聚焦于另一点处。所以梯度光纤又称为自聚焦光纤。 n除上述二类光纤之外，根据应用情况和激光器件的不同，还有裸露光纤、热探头光纤、熔炼石英光纤、雕刻成形石英光纤、金属热探头光纤(热帽)以及用于CO2激光的卤化银光纤、用于铒激光的氟化锆光纤。 激光与光纤的耦合光纤头的结构光纤头的结构 n为了适应不同解剖位置的治疗需要，要将光纤输出端制成球状、柱状、尘柱状或联结金属热帽或宝石接触刀头、金属帽与蓝宝石混和刀头、陶瓷头等多种。 n治疗过程中，组织和血液等物质的溅射污染，从而引起吸收、造成失透，以至烧坏光纤头，从而失去治疗效果。n故在光纤输出端装上宝石刀头来传输激光束进行治疗的形式日益广泛。宝石刀头的刀口处的激光功率密度高。切割刀口锋利，可作精确切割，与传统手术刀手感相似；功率密度稳定；刀尖发散角大，使组织损伤的深