钬激光碎石术中结石位移的影响因素

为了减小钬激光碎石术中结石产生的位移,研究了钬激光脉冲峰值功率、激光烧灼尺寸和工作距离对于结石位移的影响。分析了影响结石位移的因素,搭建了一个体外模型装置以此来模拟输尿管内钬激光碎石的过程,实验使用0.25 g的正方体石膏模型来代替人体结石,钬激光功率选择12 W(0.6 J×20 Hz,0.8 J×15 Hz,1.2 J×10 Hz)和20 W(0.8 J×25 Hz、1.0 J×20 Hz、2.0 J×10 Hz),脉冲持续时间为200μs和800μs,光纤使用272μm以及550μm,工作距离从0~5 mm。最后,将体外模型置于水中,在室温进行实验。实验结果表明,结石位移随着脉冲峰值功率的增大而增大;较长的脉冲持续时间可以减小16.95%~27.27%的结石位移;272μm的光纤相比于550μm的光纤能够减少35.59%~54.17%的结石位移;增大工作距离可以减小结石位移,同时降低消融效率,但当结石模型与光纤顶端接触时,会产生吸附挣扎的现象。上述结论为改进国产钬激光器设计以及钬激光参数精细化设置提供了参考,对于临床手术有借鉴意义。

用于OCT成像与pH测量的双模态内窥探头

为了实现生物组织化学特性与物理结构的同时测量,提出了结合光学相干层析扫描(OCT)成像与荧光比率成像的双模态内窥探头。根据OCT成像原理,确定OCT系统的中心波长为1300 nm;根据所选用pH指示剂(SNARF-1)的吸收光谱与反射光谱,确定荧光的激发波长为520 nm。根据ABCD矩阵计算并确定探头的基本结构,基于理论计算结果进行光学元件的加工与探头的组装。此外,搭建了双模态系统,采用该系统测量了探头的横向分辨率与工作距离。通过猪大肠验证了探头同时进行成像和pH检测的能力,实验结果表明:探头能同时进行OCT成像与pH测量,并且具有较高的精度。OCT成像在空气中的横向分辨率约为52μm,工作距离约为14.6 mm,在生物组织中可以实现精度为0.01的pH测量。

脉冲钬激光碎石热效应的实验研究

脉冲钬激光在碎石手术中产生热效应,由于对操作经验依赖严重,不便于推广经验避免其副作用。为寻求医疗碎石激光的工程优选参数,通过搭建体外碎石模型进行温升实验,实时监测温度变化,利用二维有限元法(FEM)求解热传输方程分析实验结果,针对不同参数:灌注液流速、激光功率、脉宽、频率和能量以及光纤头不同部位,分析激光参数与热效应的变化关系。结果显示:实验和理论计算的温度响应曲线形状基本吻合,实验与理论峰值相对误差最大为5.75%。灌注液流速和激光功率是热效应的主要影响因素,灌注液流速提高或激光功率降低可以有效降低热效应:脉冲钬激光在工作的前60s内,当灌注液流速为14~15ml/min,功率为20W和35W时,体外实验中产生峰值温度分别约为41.37℃和45.23℃;流速降低为0时,峰值温度分别提高至约49.5℃和53.8℃。另外,实验结果表明高能低频、较长的脉冲时间产生热效应较明显。