福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，光电与信息工程学院，福建 福州 350007
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10.6 μm 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10.6 μm 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。
医用光学 激光诱导液体微射流技术 激光诱导空化效应 高速成像技术
1 福建师范大学光电与信息工程学院，医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
2 福建医科大学口腔医学院，福建医科大学附属口腔医院，福建 福州 350007
波长是生物组织激光消融必须考虑的首要因素。本文以9.3 μm CO2激光为实验光源，以离体黄种人牙硬组织作为实验样品，开展了激光消融特性和光剂量学实验研究，获得了该波长激光辐照牙釉质与牙本质的消融阈值，评估了消融弹坑的表面形貌、几何尺寸、消融率、消融效率等消融特性与能量密度的相关性。实验结果表明：9.3 μm CO2激光辐照牙釉质的消融阈值大于其辐照牙本质的消融阈值；牙本质与牙釉质的消融深度、消融直径、消融率均随能量密度增大呈递增变化；当激光频率为500 Hz、能量密度为106.10 J/cm2时，消融率达到最高，且牙本质与牙釉质无明显的碳化迹象。本研究结果对该波长激光的临床应用具有一定的参考价值。
激光技术 CO2激光 激光消融效应 消融特性 牙科激光 能量密度 中国激光
2022, 49(15): 1507105
福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，光电与信息工程学院，福建 福州 350007
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的医学应用前景进行了展望。
激光光学 激光诱导空泡效应 微射流 水刀 外科手术 手术器械 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1100004
医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建省光子技术重点实验室, 福建师范大学激光与光电子技术研究所, 福建师范大学, 福建 福州 350007
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。
医用光学 虚拟现实 增强现实 混合现实 医疗教学 手术导航 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010006
Author Affiliations
Abstract
Institute of Laser and Optoelectronics Technology, Fujian Provincial Key Laboratory for Photonics Technology, Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
The goal of this work is to evaluate the compositional and morphological changes of human dentin after erbium, chromium:yttrium–scandium–gallium–garnet (Er,Cr:YSGG) laser irradiation by Raman spectroscopy. The dentin surface of human molars are irradiated with an Er,Cr:YSGG laser at the output power of 3 and 3.5 W. Raman spectra before and after treatments are measured and analyzed. The results show that Raman spectroscopy can efficiently monitor the compositional changes of human dentin induced by an Er,Cr:YSGG laser. Although no new bands, band shifts, or disappearance of bands occurred, the intensities of the organic peaks associated with Amide I and CH2 are reduced significantly.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21701
福建师范大学激光与光电子研究所医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
利用高速摄像技术检测脉冲CO2激光诱导液体气穴通道形成、发展和坍塌的动态过程，考察不同聚焦辐照条件对气穴效应的影响。实验获得了气穴通道脉动过程的序列图像，得到了表征气穴通道特性的参数（如最大穿透深度等）。实验结果表明，不同聚焦条件对气穴通道的动力学过程有显著影响。正离焦及焦点位置条件下，气穴通道在最大纵深时，整体形态类似于漏斗状，而负离焦条件下，则呈U 形。研究结果对激光医疗、激光水下加工、能源等领域的研究具有一定的参考价值。
医用光学 激光消融 气穴通道 聚焦条件 高速摄像技术
福建师范大学激光与光电子技术研究所， 福建省光子技术重点实验室，医学光电科学与技术教育部重点实验室， 福建 福州 350007
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。
医用光学 消融光学 激光牙科 牙硬组织 光剂量学 窝洞制备 激光与光电子学进展
2012, 49(10): 100005
福建师范大学激光与光电子技术研究所 福建省光子技术重点实验室， 医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
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5.5 mm/s；脉冲CO2激光（10.64 μm）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200 μm。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6 W，脉冲频率为420 Hz，水喷雾协同工作，喷水速度为5.5 mL/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。
医用光学 生物技术 激光消融 动态聚焦 骨硬组织 脉冲CO2激光 激光与光电子学进展
2012, 49(2): 021701
福建师范大学激光与光电子研究所，医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室， 福建 福州 350007
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10.64 μm，脉冲频率60 Hz，能量密度范围18～84 J/cm2，光斑直径400 μm，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。
医用光学 生物技术 激光消融 骨硬组织 脉冲CO2激光 水膜层
1 福建师范大学 激光与光电子技术研究所医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建省光子技术重点实验室,福建 福州 350007
2 福建省立医院 耳鼻咽喉科,福建 福州 350001
3 福建医科大学 省立临床学院,福建 福州,350001
评估水喷雾条件对脉冲激光辐照骨硬组织的消融速率、消融效率以及组织表面形态学变化的影响。实验样品为新鲜离体牛胫骨组织;光源为脉冲CO2激光(波长10.64 μm),脉冲频率60 Hz,能量密度26.5 J/cm2,光束经关节臂传输后聚焦在组织样品表面进行垂直点状照射,光斑尺寸为400 μm,辐照时间10 s。激光辐照时,水雾以45°角倾斜向组织表面喷射,喷水速率分别设置为0(无喷水),0.26,0.5,0.6,0.7和0.9 mL/s。辐照后,体式显微镜观察组织样品表面形貌变化,OCT技术测量弹坑深度,扫描电镜观察弹坑微结构变化。结果表明,水喷雾条件对脉冲CO2激光骨硬组织的消融速率,消融效率以及组织表面形态学变化具有重要影响:水喷雾不仅可以起到冷却和降低热损伤的作用,通过优化选择激光辐照参数和喷水速率,可以显著增大消融速率和消融效率,改善靶组织表面的形态结构。
医用光学 激光消融 骨硬组织 水喷雾 脉冲CO2激光
