新颖的中红外6.45 μm激光医疗应用及光源研究进展(特邀)

基于新型激光消融/切除机理,中红外6.45 μm激光用于生物组织消融/切除时不但效率高,而且附带损伤仅为微米量级,其附带损伤区域与细胞尺寸相当,是目前附带损伤最小的激光刀技术,在精准医疗领域具有重要应用前景.文中对低附带损伤6.45μm激光消融/切除机理、生物医学应用及6.45 μm激光国内外研究现状进行了综述,并对其...     

动态聚焦条件对脉冲CO2激光骨硬组织消融的影响

激光辐照生物组织消融过程中由于工作距离的变化引起的离焦现象对消融效果具有重要影响。以新鲜离体牛胫骨组织为实验样品,置于一维电动平移台上,移动速度为5.5mm/s;脉冲CO2激光(10.64μm)平行光束经一可移动聚焦透镜后垂直辐照样品表面,光斑直径为200μm。实验时通过移动聚焦透镜位置改变焦点位置,实现消融过程动态聚焦。激光辐照功率为6W,脉冲频率为420Hz,水喷雾协同工作,喷水速度为5.5mL/min。辐照后,利用扫描电镜观察消融凹槽微结构,用光学相干层析成像(OCT)技术测量消融凹槽深度。结果表明,动态聚焦条件可显著提高消融速率,消融深度随等效脉冲数增加而增加,消融速率呈减小趋势;在动态聚焦条件下获得的消融凹槽的表面形貌和微结构较离焦条件下更不规则。     

组织表面附着水膜层对脉冲CO_2激光骨硬组织消融的影响

评估组织表面附着水膜层对激光骨硬组织消融效果的影响。以新鲜离体牛胫骨组织为实验样品,置于速度为12 mm/s的一维电动平移台上,分别在有附着和无附着水膜层情况下使用脉冲CO2激光进行垂直照射,来回扫描5次。激光波长10.64μm,脉冲频率60 Hz,能量密度范围18~84 J/cm2,光斑直径400μm,水膜层厚度0.4 mm。辐照后,利用体视显微镜和扫描电镜(SEM)观察消融凹槽表面形貌改变和微结构变化,利用光学相干层析成像(OCT)技术测量消融凹槽深度。结果表明,组织表面附着水膜层可减少激光骨消融过程产生的碳化和热损伤,有利于清洁消融凹槽,且辐射曝光量为50 J/cm2和70 J/cm2时附着水膜层可提高消融速率。     

激光蚀除生物组织的影响因素

为深入研究激光和生物组织的相关参数对激光蚀除生物组织过程的影响规律,在McKenzie三层结构模型的基础上,提出了包含碳化层、干化层、脱水层、凝结层和正常组织在内的激光蚀除生物组织多层结构模型,并进行了数值模拟与分析。结果表明,蚀除速度与激光功率密度呈近似线性关系;碳化层、干化层和凝结层的厚度皆随激光功率密度的增加而减小,并逐渐趋于定值;而脱水层的厚度则随激光功率密度的增加而增大,并逐渐趋于定值。波长为2.94μm的Er∶YAG激光蚀除生物组织时,组织热损伤的总厚度小于波长为10.6μm的CO2激光造成的损伤,更适合用于激光外科手术。     

观瞄镜防激光性能测试及生物效应实验

利用1.06μm和0.53μm激光对新型防护材料的激光能量透射率和光密度值进行了测试,并用动物进行了防激光生物效应实验,给出了生物学鉴定结果.     

一种简单的测量生物组织折射率的方法

提出一种利用全反射原理 ,精确测量生物组织以及一般均匀介质折射率的方法。用波长分别为 0 4 88μm ,0 6 32 8μm ,1 0 795 μm和 1 3414 μm的激光 ,测量了水以及几种猪组织的折射率 ,并拟合出它们的色散方程。结果证明该方法具有可靠和简单易行等特点     

不同离焦条件对骨硬组织激光消融的影响

评估了不同离焦辐照条件对脉冲CO2激光骨硬组织消融的影响。实验样品为新鲜离体牛胫骨组织,置于由计算机自动控制的一维电动平移台上。调节工作距离,分别在光束聚焦平面前后光斑尺寸约为510μm处进行非接触式垂直照射。脉冲CO2激光波长为10.64μm,脉冲频率为60 Hz,能量密度范围5~45 J/cm2。平移台移动速度为20 mm/s,重复扫描6次。肉眼和显微镜观察组织样品形态学变化,常规组织病理切片处理,苏木精-伊红(HE)染色,共焦扫描显微镜观察并摄取图像。运用测量软件测量骨样品消融凹陷的几何尺寸,获得切口宽度、深度和切口截面积随辐射曝光量的变化关系。结果表明,脉冲CO2激光可以应用于骨头等硬组织的切割,不同的离焦辐照条件对组织消融效果具有重要影响;在临床上,为获得窄且深的消融切口和高的消融率,可以稍微将光束聚焦在组织表面下方。     

紫外激光对金属的消融研究

本文从理论上分析了紫外准分子激光对金属的消融作用以及机理。得到了消融率与入射能量密度的线性关系,并从实验上得到验证。当激光能最密度达到25 J/cm~2时,铜的消融率可达0.8μm/脉冲。     

70310．6μm窄脉冲激光生物效应与医疗研究

７０３１０．６μｍ窄脉冲激光生物效应与医疗研究高桂珍，蔡德芳，文建国，过振（西安电子科技大学７１００７１）本文报导了用我们自己研制成功的小型封离式ＴＥＡＣＯ＿２激光器进行的激光生物效应和激光医学试验结果。70310．6μm窄脉冲激光生物效应与医疗研究@高桂珍...     

2μm 铥(Tm)激光器在生物医学中的应用

水分子对2μm波段的红外激光有很强的吸收,中心波长为2.0μm的连续铥（Tm）激光器非常适合应用在生物组织切割和疼痛神经刺激研究领域.这个波段的激光对皮肤组织的穿透深度浅,在普通石英光纤中有良好的传输特性,而且对人眼安全.介绍了中心波长为2μm的连续Tm激光器工作原理,分析了皮肤组织的光热数学模型;将2μm Tm激光器与传统的激光器进行对比,论述了其在外科手术临床、疼痛神经刺激研究领域的广阔前景.     

Nd:YAP激光照射犬离体支气管壁生物效应的实验研究

目的:研究Nd:YAP激光不同剂量的组合对犬离体支气管壁照射后生物效应的差异。方法:以犬作为实验对象, 以不同功率、不同照射时间照射离体支气管壁,通过肉眼、光镜、电镜观察不同激光参数的生物学作用。结果:Nd:YAP激光 光斑直径3mm,作用于厚度2mm的离体支气管壁,以热凝固效应为主,也有一定的消融作用。全层凝固变性的剂量为10w、 3s。结论:Nd:YAP激光的组织消融、热凝固作用与平均功率、照射时间成正相关。光斑直径3mm,作厚度2mm的支气管壁 凝固、消融时,以功率10w、3s以下的剂量较为安全,可减少穿孔的机率。     

脉冲激光烧蚀法制备Ag纳米粒子胶体

为了研究激光参数对Ag纳米粒子胶体的影响,采用不同重复率和能量密度的脉冲激光对蒸馏水中的Ag靶烧蚀10 min来制备Ag纳米粒子胶体.通过透射电镜(TEM)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计分析了Ag纳米粒子胶体的大小、形貌和吸收光谱,同时由Image-ProPlus软件分析计算了粒子的平均粒径及其分布.结果表明,由重复率为10 Hz,能量密度为4.2 J/cm2的脉冲激光烧蚀10 min后制备的Ag胶体纳米粒子平均粒径最小(D=17.54 nm),粒径分布最窄(δ=36.86 nm),且形貌较均匀.从而证实了通过调节激光参数来控制纳米粒子尺寸和形貌的可行性.另外,在实验基础上,应用熔化生长"与爆炸"模型讨论了激光烧蚀工艺参数对Ag纳米粒子胶体的影响规律.     

Nd:YAP激光照射皮肤生物效应的实验研究

目的 :研究Nd :YAP激光不同功率、照射时间对皮肤的生物效应。方法 :我们以犬作为实验对象 ,以不同功率、不同照射时间照射皮肤 ,以肉眼、光镜、电镜观察不同激光参数的生物学作用。结果 :Nd :YAP激光作用于皮肤 ,以热凝固效应为主 ,也有一定的消融作用。病理见凝固达真皮深层 ,剂量 5W、4秒 ;1 0W、1秒 ;全层击穿剂量 5W、6秒 ,1 0W、4秒。结论 :Nd :YAP激光作用于皮肤组织 ,以热凝固效应为主 ,也有一定的消融作用 ,功率 5W、时间小于 4秒 ;功率 1 0W时间小于 1秒较安全 ,引起疤痕机率可减少。Nd :YAP激光的组织表面消融、热凝固作用与平均功率、照射时间成正相关     

激光气化生物组织的试验研究

激光气化生物组织是激光医学应用中的重要方面。探索激光参数对气化效率的影响是激光生物医学的重要研究内容。本文实验研究了532nm、1064nm和1320nm脉冲激光气化离体猪肝脏组织的试验效应,对比三种激光在不同频率、不同脉宽下的气化深度和热损伤深度,结果表明:在气化含血组织中,脉冲532nm脉冲激光的气化效率最高,热损伤区域最小。     

Modeling of skin tissue ablation by nanosecond pulses from ultraviolet to near-infrared and comparison with experimental results

Comprehension of biological tissue ablation by short laser pulses in a broad optical spectrum is of fundamental importance to the understanding of laser-tissue interaction and advancing surgical applications of lasers. We report a new plasma ablation model in which the chromophore ionization pathway is incorporated to explain the skin tissue ablation by nanosecond laser pulses from ultraviolet to near-infrared. A rate equation is solved to examine the effects of chromophore, cascade, and multiphoton ionization on the optical breakdown of the tissue. The wavelength and spot size dependence of the breakdown thresholds have been measured and agreements have been found between the calculated and measured results.     

靶面激光光斑尺寸原位测量的研究

提供了一种简便易行的靶面激光光斑尺寸原位测量的方法。从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了激光烧蚀斑半径与辐照激光能量、光斑尺寸、烧蚀阈值间的关系式,模拟分析发现辐照激光光斑尺寸对烧蚀斑半径随辐照能量变化曲线有较大影响。对于脉宽为2 ms,波长为1064 nm的激光,实验测量了不同能量激光辐照下相纸烧蚀斑半径,并用推导出的关系式拟合测量数据,获得了靶面处光斑尺寸和样品烧蚀阈值。同时,也测量了不同位置处的光斑尺寸和样品烧蚀阈值,对高斯光束束腰位置和样品烧蚀阈值的光斑尺寸效应进行了验证。研究结果表明该技术结果可靠,简单高效。该技术可以为高能激光与固体物质相互作用的基础研究和激光加工等应用领域中实现简单方便地测量靶面光斑尺寸提供帮助。     

多脉冲飞秒激光烧蚀铝靶动态特性研究

利用时间分辨阴影图研究了脉冲能量在200微焦的多脉冲飞 秒激光烧蚀铝靶的动态过程、并使用 扫描电镜研究了靶材表面烧蚀区域的形貌特征。时间分辨阴影图的记录结果表明,在不同时 间延迟条件 下,飞秒激光烧蚀铝靶形成的冲击波体积和喷射物的空间分布均随着脉冲个数的增加而发生 不同程度的变 化,尤其是单脉冲烧蚀情况下在1ns延时阴影图中观察到的近同心圆条纹会随着脉冲数目增 加逐渐变得模 糊乃至消失。烧蚀区的电子扫描显微镜图像清楚地揭示出烧蚀过程中伴随有液态铝的产生, 其溅射凝固后 在靶材表面形成小球和细丝状微纳结构。实验结果进一步证实了由前序脉冲烧蚀导致的铝靶 表面结构的改 变会对后继脉冲的烧蚀产生显著影响,从而使多脉冲烧蚀表现出明显不同于单脉冲烧蚀的特 性。这些结果 对飞秒激光脉冲沉积薄膜、直写生成表面微结构等应用的工艺参数优化具有很好的指导意义 。     

Ablation for the treatment of arrhythmias

Surgical ablation of supraventricular cardiac arrhythmias has been rendered obsolete by the various modalities of electromagnetic transcatheter ablation techniques. Any ablation technique, including surgery is essentially the controlled destruction of a substrate which is acting as a source or a critical circuit limb of an arrhythmia. The most successful and popular modality is radio frequency (RF) ablation although other modalities such as dc shock, laser, microwave, and ultrasound are also being investigated. This review discusses the role of electrical ablation, especially RF ablation, as a treatment for supraventricular tachyarrhythmia and reviews the engineering principles and biological responses to ablation. A brief synopsis of the results of electrical catheter ablation procedures is presented. RF catheter ablation is a successful technique in clinical arrhythmia management, with reported success rates of greater than 95% in many series. The indications for clinical RF catheter ablation continue to broaden     

超快激光与生物含水组织相互作用

研究了超快脉冲激光与生物组织相互作用的机理 ,建立了生物软组织中激光诱导光学击穿模型 ;结果表明 ,对于纳秒或亚纳秒脉冲激光 ,强吸收介质的热电子发射对电子雪崩电离过程有很大影响 ,等离子体光学击穿阈值随生物组织吸收的增加而降低 ;在激光脉宽为亚皮秒量级时 ,多光子电离成为光学击穿的主要机制 ,介质的击穿阈值几乎与线性吸收系数无关。在达到光学击穿阈值时 ,激光能量沉积在厚度约 1μm的薄层之内 ;随着激光能量显著超过击穿阈值 ,有效的激光透过深度减小。