激光组织相互作用

激光组织相互作用

软组织激光成功的关键是它们能够同时切割和凝固软组织。激光的波长决定了它是由物体吸收的。不同波长的激光对组织产生不同的影响。

目前市场上的实用外科激光器(二极管,铒和有限公司2激光器),激光能量变换,通过吸收,进入组织内部的热量,导致组织温度升高,进而导致组织消融和凝固。这种激光与组织的相互作用称为光热

对比激光波长

如本页上的照片所示,并非所有激光器都在切割和凝固软组织方面都是有效的。一些激光波长(如铒激光)在切割方面很棒,但在凝结时不高效。其他激光波长(如二极管激光器)是高效的凝结剂,但手术刀很差。还有激光(如aCO.2激光)在切割和凝固软组织中有效。

CO2激光切口和二极管激光切口 的有限公司2激光容易在瞬间凝固的情况下切割软组织,而相同功率和光束大小的半导体激光器则无法做到这一点。
二氧化碳激光 图1一个co.2激光谐振器
什么是激光?

一个co.2激光由以下交互元件组成:一个活跃的媒体局限在两个镜子之间:总反射器和部分反射器,如图所示图1

激光和普通光之间的主要区别,例如由灯泡产生的,是方向性,即它高度准直。这样的准直,单色和相干光束聚焦到非常小的焦点(见图2.可用于组织切口,切除和烧蚀软体生物组织。

激光vs普通光 图2.激光与普通光的比较
吸收深度和热弛豫时间谱 图3。根据软组织吸收和散射数据,研究了75%水和10%血液条件下软组织亚上皮/亚表皮组织的吸收深度(以及估算的近红外衰减)和热松弛时间谱(1 - 3).现在使用的是对数刻度。注意,近红外部分的光谱低于1500 nm不适用于其他组织类型,因为其他发色团[1](例如,上皮或表皮或视网膜中的黑色素)和不同的光散射性能(1、4)可以强烈地修改组织的吸收和衰减深度光谱。同时,吸收深度光谱的中IR和IR部分代表所有其他软组织类型,由于疏忽的光散射相对于2,000nm以上的水的强吸收(1 - 4)
光热激光-组织相互作用:吸收和热弛豫时间

理解激光燃烧(切割,筛选,促进)和凝固方式的关键是通过软组织吸收激光。副上皮结缔组织软组织的波长依赖性吸收深度[mm]图3.;它来自口腔软组织优势发色团的吸收和降低的散射系数:水,血红蛋白和氧合血红蛋白。(1 - 4)

由激光照射的组织的冷却效率主要由组织自身的导热率(或热扩散率)决定,以消散(或扩散)远离照射组织的热量。

通过热扩散时间或热松弛时间限定辐照组织扩散散热的速率(也呈现图3.),T.R.=一种2/ K[5]在哪里一种是光吸收深度(也从图3.), 和K.是组织的热扩散率。

热松弛时间概念的实际意义对于适当应用激光能量是重要的。当激光脉冲持续时间时,辐照组织的最有效加热T.比热弛豫短得多T.R..最有效的组织冷却发生在激光脉冲之间的时间间隔T.远远大于T.R.

光热激光组织相互作用:消融和凝血/止血

软组织光热消融(或光汽化)是细胞内和细胞外水的蒸发过程。

图4.图示了一种从左侧照射组织表面的激光束。在组织内部,激光强度是指数衰减的:我= I.0.Exp [-x / a], 在哪里一种吸收深度来自图3..当激光强度时一世0.大于消融阈值强度,在消融区进行软组织消融0 一种.紧接消融区下方,有一个受热影响的凝血区,即凝血深度H = xC- x一种,内部温度范围为60-100℃。

激光能量组织吸收 图4。脉冲(t≤t)的简化图形表示R.)在没有散射的情况下在软组织中吸收的激光能量。
子上皮/子表皮软组织消融阈值能量密度谱。对数标度正在使用中。 图5。子上皮/子表皮软组织消融阈值能量密度谱。现在使用的是对数刻度。
光热消融能量密度阈值

对于固定的激光束直径(或光斑尺寸),暴露于激光束的组织体积与光学穿透(即,如上定义的吸收或接近IR衰减)的深度成比例。渗透深度越短 - 烧蚀组织所需的能量越少。光学穿透深度越长 - 辐照组织的体积越大,因此,需要更多的能量来烧蚀照射的组织体积内的组织。

消融阈值能量密度E.口腔软组织上皮下结缔组织频谱图见图5.

二极管激光波长

二极管激光波长800-1,100nm的特征在于,光热消融阈值能量密度高出1,000多倍,因为软组织的近红外近红外吸收大得多。

铒和二氧化碳激光波长

与二极管激光波长,erbium和Co鲜明对比2由于由于极短的吸收深度,由于极短的吸收深度,波长在烧蚀软组织光热时具有非常低的消融阈值的高能量效率。

光热凝血/止血深度

凝固是软组织蛋白的变性,在60-100°C温度范围内发生,导致激光消融(和切除、切口)过程中消融组织边缘的出血(和淋巴液渗出)显著减少。

凝血深度值H相对于血管直径B.是一种凝固效率的重要措施;并呈现图6.为了B = 21-40.千分尺(口腔黏膜下牙龈软组织),其中吸收/衰减深度一种图3.用于计算H

erbium激光波长

为了B H < <erbium激光波长),光吸收和凝血深度明显小于血管直径;凝血在相对较小的空间范围内发生,并不能防止组织消融过程中切断的血管出血。因此,当使用铒激光器时,出血控制相对较低。

二极管激光波长

为了H >> B二极管激光波长),光学吸收(接近IR衰减)和凝固深度明显大于血管直径;凝结在远离消融部位的扩展卷上进行,无需凝固。

二氧化碳激光波长

为了HB≥CO.2激光波长),凝结延伸到足够深入成被切断的血管以停止出血;凝结比上述两种情况更有效B H < <,H >> B

凝固深度可以用较长的激光脉冲延伸,允许远离照射组织的热扩散。

凝固深度光谱 图6。凝血深度谱用于上皮/表皮下软组织消融阈值条件。对数比例尺正在使用中。
光学吸收系数谱 图7。不同组织相关浓度水,血红蛋白(HB),氧合血红蛋白(HBO)的光学吸收系数谱2)和黑色素。对数比例尺正在使用中。
光热消融和凝固摘要

图7.是大约1,000nm的巨大吸收系数的例证(亚1厘米-1),约3,000纳米(3,000-10,000厘米-1),约10,000纳米(400-800厘米-1)通过亚上皮细胞的主要发色团:

CO.2激光波长是具有优异的凝固效率(凝固深度和口腔软组织血小毛细径之间的高效和空间精确的光热消融工具。的有限公司2激光器是唯一的实用软组织外科激光,它使用激光束直接切割并凝结软组织。

LightScalpel金博宝官网网址激光器使用的好处

Ligh金博宝官网网址tScalpel Co.2激光用于广泛的临床应用。激光可以增强甚至在某些情况下,替换,传统仪器和方法。Ligh金博宝官网网址tScalpel Co.2激光在程序中有用:

  • 要求表面穿透
  • 软组织是目标

10600纳米钴2激光是FDA只批准了软组织手术.激光是血管组织有效的止血工具。当有限公司2激光用于肌肉解剖,使肌肉加热或收缩最小。这有助于促进某些手术,减少术后疼痛和水肿。

10600纳米钴2激光是不是由FDA清除用于骨骼或硬组织在美国的程序。适当使用CO2激光,如LightScalpel在fd金博宝官网网址a批准的适应症使用可能提供以下一些优于传统治疗

  • 与手术刀相比,改进了某些区域的访问
  • 在某些程序中减少了操作时间
  • 组织雕刻能力
  • 更容易地去除病变而没有周围组织的变形
  • 少出血,往往较少的创伤
  • 更少的需要缝合
  • 减少术后不适
  • 最小化水肿

CO.2188bet金宝搏在线伤口可能最初可能比手术刀切口稍长地愈合。然而,一些研究表明,两周后两种方式的伤口愈合没有显着差异。患者通常报告激光伤口的术后术后较少。

最后,LightScalp金博宝官网网址el激光比传统的手术器械更多功能,因为它可以:

  • 切割,消费,或切割
  • 蒸发或消融
  • 提供凝血和止血

二氧化碳188bet金宝搏在线激光手术照片

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    参考文献
    1. 雅克sl。生物组织的光学性质:综述。Phy Med Biol 2013年6月7日; 58(11):R37-61。
    2. Shapshay sm。编辑。内窥镜激光手术手册,纽188bet金宝搏在线约,纽约:Marcel Dekker 1987:96-125。
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    4. Cheong WF, Prahl SA, Welch AJ。生物组织的光学性质综述。IEEE J of Quant Electronics 1990;26日(12):2166 - 85。
    5. 陈国栋,陈国栋。脉冲激光消融生物组织的机理。化学进展2003二月;103(2):577-644。

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