2024-09-30
摻銩光纖激光器用于激光碎石的優(yōu)點(diǎn)
鈥激光在過去的十多年內(nèi)是激光碎石臨床應(yīng)用的主要激光器選擇，而近年來，隨著光纖激光器的迅猛發(fā)展，1.94um摻銩光纖激光器被廣泛的重視，在諸多方面顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)并有望在不久的將來取代鈥激光的位置。
從激光碎石的工作機(jī)理來說，人體內(nèi)的結(jié)石都是在水環(huán)境下存在的（如腎結(jié)石，膀胱結(jié)石）而經(jīng)過聚焦的脈沖紅外激光可以將待消融結(jié)石臨近的水瞬間汽化，相當(dāng)于在結(jié)石表面產(chǎn)生一系列微小的爆炸，這個(gè)爆炸的沖擊波會(huì)作用到結(jié)石上面，導(dǎo)致結(jié)石本身的碎裂，隨后結(jié)石的碎片（甚至碎裂到粉末的程度）得以排出體外。
鈥激光的波長在2.1um紅外段,可以脈沖形式工作，平均功率和峰值功率都足夠，可以用光纖傳導(dǎo)方便抵達(dá)患處這些優(yōu)點(diǎn)都非常適合做體內(nèi)碎石，所以一直以來成為體內(nèi)碎石的金標(biāo)準(zhǔn)。近年來，由于摻銩光纖激光器在諸多方面的表現(xiàn)明顯由于鈥激光，有了取代鈥激光的趨勢(shì)。
1) 吸收率高帶來的好處：如圖1. 摻銩光纖激光的標(biāo)準(zhǔn)輸出波長約1940nm，對(duì)于水的吸收系數(shù)大致是14 mm-1，鈥激光的標(biāo)準(zhǔn)輸出波長約2100nm，對(duì)于水的吸收系數(shù)大致是3 mm-1，摻銩光纖激光高了大致5倍，從而獲得高5倍左右的將水汽化的效率。臨床操作，在調(diào)校到同等參數(shù)輸出時(shí)，摻銩光纖激光的融蝕速度大致是鈥激光的4到5倍。
圖1. 摻銩激光與鈥激光對(duì)于水的吸收系數(shù)比較
2) 光斑質(zhì)量高帶來的好處：
光纖激光器本身的增益介質(zhì)是摻雜有銩元素的特種光纖，其芯徑大致是20-30um，可以輸出一個(gè)出纖直徑大致是20-30um很高光束質(zhì)量的高斯光斑，可以很方便且高效的耦合進(jìn)最小到50um的傳導(dǎo)光纖到達(dá)工作手柄。而鈥激光最小可耦合的傳導(dǎo)光纖芯徑大致是200um，最終到達(dá)工作點(diǎn)的光束質(zhì)量也會(huì)稍差于摻銩光纖激光器。同樣功率下，摻銩光纖激光汽化水產(chǎn)生的氣泡大小僅為鈥激光的1/4，更小多的氣泡可以導(dǎo)致更高的結(jié)石粉末程度，從而更有利于結(jié)石的排出。更小氣泡產(chǎn)生的反推力也相對(duì)更小，不容易導(dǎo)致結(jié)石本體和工作頭的相對(duì)位移，醫(yī)生就不需要頻繁調(diào)整工作頭的前后位置而只需要注意操作橫向位移消融結(jié)石本體。
3) 灌注率高：灌注率指在光纖探入人體之后單位時(shí)間所通入的液體流量，通入液體的目的是清除碎石顆粒，同時(shí)帶走碎石過程中產(chǎn)生的廢熱，避免熱量過度積累損傷周圍組織。摻銩光纖激光器架構(gòu)的碎石機(jī)允許更高的液體灌注率，同時(shí)提高手術(shù)中的光纖活動(dòng)范圍和可見度。
4) 重復(fù)頻率高：銩光纖激光可供調(diào)諧的重復(fù)頻率上限更高，可運(yùn)行超過2000 Hz的脈沖調(diào)制頻率，比Ho:YAG激光最大頻率(100 Hz左右)高20倍以上；摻銩光纖激光器的高重復(fù)頻率設(shè)置可以做到粉末級(jí)別的碎石，更利于結(jié)石排出。
5) 摻銩光纖激光器脈寬調(diào)節(jié)范圍大：增加了碎石手術(shù)的靈活性、適應(yīng)性和安全性，有助于提高碎石的成功率和效果。
6) 摻銩光纖激光器的泵浦源是二極管激光，二極管激光的光泵浦效率比鈥激光器的氙燈泵浦效率高約7倍，泵浦效率高還帶來一個(gè)好處是同樣的平均功率，摻銩光纖激光器只需要風(fēng)冷而鈥激光器需要水冷?？傮w下來，摻銩光纖激光器能耗降低7-8倍，體積降低1-2倍, 工作噪音也明顯小于鈥激光器。
