激光诱导液体微射流效应及其在医学领域的应用

激光诱导液体微射流技术是利用激光在狭小腔室内诱导空化泡产生的高速微射流切割靶组织的医疗手段,具有热损伤小、精度高、微创、对膜或血管等弹性组织具有高度选择性等优点.介绍了激光诱导的微射流产生机理和典型微射流系统结构,综述了其在医学领域的应用与研究进展,总结了制约激光诱导微射流技术临床应用的关键问题,并对激光诱导微射流技术...     

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。     

脉冲CO2激光与Er:YAG激光颅骨组织消融的比较

评估脉冲CO2激光和Er:YAG激光用于颅骨组织消融的可行性与有效性.以健康新西兰兔为实验动物,常规手术暴露颅盖骨组织,并置于由计算机自动控制的一维电动平移台上,调节工作距离和扫描速率,分别用两种激光进行非接触式垂直扫描照射,获得长约3 cm的消融凹槽.以电钻为对照组,肉跟和显微镜观察切削凹槽形貌和形态学改变;常规病理切片并摄取图像,测量切削凹槽截面几何尺寸和不同部位热损伤厚度,分析比较两种波长激光的消融率和消融效率.结果表明,两种激光都可以用于骨头的切削,并产生类似电钻的切削效果.脉冲CO2激光的消融率高于Er:YAG激光,但热损伤严重;Er:YAG激光可以获得更高的消融效率和更小的热损伤,其切削效果优于脉冲CO2激光.此外,血液对光的吸收会影响消融效率和热损伤,临床应用中必须尽量减少出血量.     

牙硬组织消融光学研究进展

回顾了"激光钻"的发展历程,归纳总结了牙硬组织的光学性质及牙硬组织与激光的相互作用方式和机制,综述了激光在牙釉质、牙本质、牙结石和牙槽骨等硬组织上的应用研究动态和最新进展,并对其存在的问题及发展趋势进行了探讨。分析表明:硬组织激光消融技术在牙科存在广阔的应用前景。     

脉冲CO2激光诱导液体微射流动力学特性及应用研究

近年来,激光诱导液体微射流技术以其热损伤小、精度高、微创等优点,在无针注射、神经外科等医学领域得到了广泛应用。本团队设计了以10.6μm CO₂激光器为激光光源的微射流装置,并探究了CO₂激光诱导液体微射流特性与激光强度、激光焦点位置与硒化锌镜片距离D的关系。采用不同弹性模量的琼脂糖凝胶模型作为人体模拟组织,评估了10.6μm CO₂激光诱导液体微射流在组织选择性切割方面的可行性。结果显示,射流流速与激光强度、D成正相关,且微射流对不同弹性模量的生物组织具有高度选择性,表明其在精准去除肿瘤且保留高弹性模量组织的应用方面具有一定的潜在价值。     

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。     

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。     

脉冲CO2激光的离体猪颞骨组织消融

采用脉冲CO2激光,对离体猪颞骨组织进行了消融实验研究.辐照用激光功率从1 W逐渐增大到22 W,重复频率为60 Hz,光斑直径为1.40 mm.样品辐照后,用读数显微镜和光学相干层析成像(OCT)技术对弹坑形态特征进行测量,结果表明,脉冲CO2激光能够有效消融骨组织.实验获得消融弹坑直径和消融深度随激光能量密度的变化关系,并确定脉冲CO2激光对猪颞骨的消融阈值范围为16～21 mJ/mm2.     

虚拟现实技术在医学领域的研究现状与进展

虚拟现实(VR)与其所衍生的增强现实(AR)和混合现实(MR)能把携带三维信息的虚拟场景与真实世界相互叠加,极大地提升用户感官世界的直观性、精准性、实时性。该技术的推广与应用,将会给医学领域带来变革式发展。本文剖析VR/AR/MR的概念并简述其发展历程,分别对虚拟现实和增强现实在医学领域的应用进行阐述,并通过微软产品HoloLens的特点分析基于混合现实的解决方案在医学领域的优势。最后对VR/AR/MR目前在医学领域所存在的不足进行归纳,并对未来的发展趋势进行展望。