激光手術刀焦點刀刃部分功率密度最大

發布者: 發布時間:2017/5/3 14:45:02 閱讀:次 【字體:

波長10.0微米的二氧化碳激光(遠紅外線)照射生物體時,其能量一部分經表麵反射,大部為組織吸收轉換為熱能,這種波長的光在組織內散射極微少。

二氧化碳激光集束性大者,直徑最大在10~15毫米以下的圓麵積內含50~100瓦能量,在原功率密度很高的情況下,激光手術刀再用透鏡聚光使直徑為0.1~0.5~1.0毫米的光點用於組織切開。從式(2)看山功率密度與焦點半徑的乘方成反比的增大,所以激光手術刀焦點即刀刃部分功率密度最大。

例如直徑10毫米,功率100瓦的二氧化碳激光,聚光後變直徑為0.5毫米時,功率密度從(2)式可以算出達509.6兆瓦/立方米,從(4)式可以看到能增強400倍。二氧化碳激光手術刀焦點直徑為1毫米以下,功率50~100瓦,其功率密度則達每平方米數百兆瓦。激光切開所需光密度為數百瓦至數千瓦乃至十幾千瓦。

二氧化碳激光手術刀功率非常大,光斑直徑很小,故功率密度甚大,與遠紅外線熱功率相當,在短時間內可獲得切開組織所需的高溫。

二氧化碳激光切開所需溫度在100攝氏度(水沸點)與300攝氏度(組織燃燒溫度)之間,從式

(3)可知為100-BT(體溫)及3O0一BT,據計算在秒以下的短時間內可達此溫度。超越組織溫度的沸點、燃燒點就會產生汽化,細胞內壓及組織內壓急速上升,從而產生微爆,照射部位的組織被急速消滅。激光手術刀切開是聚焦激光束的焦點照射,焦點也就是手術刀的刀刃,將此焦點連續移動就可以呈線狀連續切開。功率密度小、汽化不充分時,在焦點周邊部的組織產生熱凝固壞死,殘存於切開創緣,以後形成癡皮後脫落。

二氧化碳激光手術刀切開的的能量落差很大,距切開線5毫來處溫度上升僅2~3攝氏度,不可能獲得非常銳利的切開緣,術後組織層分開距離最大為1.5~1.20毫米,通常0.5~1.0毫米。因離開焦點的能量密度急劇下降,故容易控製切開的深度。

二氧化碳激光手術刀用透鏡聚光,要使用Ge(鍺)、Ir等紅外線透過率與屈光度高的凸鏡,其焦距可根據需要更換。用長焦距透鏡(F:100~500毫米)可使刀頭遠離手術區,適於深部手術。此時焦點直徑稍大,功率密度低,焦點深度較深者容易使用。

短焦距透鏡(F:10-30毫米)焦徑小,功率密度高,可獲理論上的“刃”但焦點深度淺、距離稍大於焦點深度時,便產生能量差,不易使用,深部手術也不適用。手術區的深度、方向、目的不同可選擇不同的光學透鏡交替使用,可考慮用可變焦距的透鏡。作者認為用固定透鏡時,最常使用其固定熱點在標準透鏡中F值應是50~100毫米。

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