烟台大学光电信息科学技术学院，山东 烟台 264005
中红外2 μm波段固体激光在工业、**、医疗和科研等领域有着广泛的应用。单掺钬固体激光器是产生2 μm波段激光的重要手段，2 μm激光器还可以为中红外光学参量振荡器提供有效的泵浦源。本文介绍了单掺钬固体激光器的优点，综述了近十年来基于各种基质的单掺钬固体激光器的研究进展，最后对单掺钬固体激光器的未来发展前景进行了展望。
激光器 固体激光器 2 μm单掺钬激光 被动锁模 主动调Q 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2100002
上海理工大学 上海介入医疗器械工程技术研究中心，上海200093
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200 μs和800 μs，光纤使用272 μm以及550 μm，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；272 μm的光纤相比于550 μm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。
医用光学 国产钬激光器 激光消融 结石位移 汽化泡 medical optics domestic holmium laser laser ablation stone displacement vaporization bubble
上海理工大学医疗器械与食品学院 上海介入医疗器械工程技术研究中心, 上海 200093
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。
激光技术 脉冲钬激光 光热效应 体外实验 理论计算 医用激光 laser techniques pulsed holmium laser photothermal effect in vitro experiments theoretical calculation medical laser
霸州市第二医院医学影像科, 河北 霸州 065700
目的：探讨结石CT值对输尿管软镜钬激光清除单发肾结石效果的预测作用。方法:回顾性分析我院行输尿管软镜钬激光碎石治疗的133例单发肾结石患者的临床资料, 根据测量的平均结石CT值分为低值组(CT值＜800 HU, n＝70)和高值组(CT≥800 HU, n＝63)。比较两组结石清除率、手术时间及手术并发症。采用Logistic 多因素回归分析探讨输尿管软镜钬激光清除单发肾结石效果的影响因素。结果：低值组与高值组在性别、年龄、结石直径、结石部位、合并疾病等一般资料方面比较, 无统计学差异(P＞0.05)。低值组和高值组结石清除率分别为92.86%、76.19%, 两组差异比较有统计学意义(P＜0.05); 手术时间分别为(83.23±12.71) min、(119.40±16.35) min, 两组差异比较有统计学意义(P＜0.05); 手术并发症发生率分别为4.29%、17.46%, 两组差异比较有统计学意义(P＜0.05)。Logistic多因素回归分析显示, 结石CT值、手术时间是影响结石清除率的独立风险因素。结论:结石 CT 值对输尿管软镜钬激光碎石时间、结石清除率有一定预测价值。
结石 CT值 输尿管软镜 钬激光 预测 calculi CT value flexible ureteroscopy holmium laser prediction
上海中医药大学附属市中医医院放射科, 上海 200071
目的: 探讨椎间盘镜下钬激光联合灯盏细辛注射液硬膜外注射治疗腰椎间盘突出症的临床应用价值。方法: 采用前瞻性队列研究, 将2015年1月～2015年10月间行椎间盘镜下钬激光联合灯盏细辛硬膜外注射治疗腰椎间盘突出症的共48例患者纳入研究。采用Joimax椎间盘镜系统和Lumenis脉冲式钬激光。经椎间盘镜行后路椎板减压, 钬激光光纤导入病变椎间隙, 对髓核组织进行汽化, 并且将灯盏细辛注射液行硬膜外注射。采用ODI评分评估临床疗效, 术后3个月、1年分别门诊随访。结果: 所有病例无并发症, 无腰腿痛复发, ODI评分术前(52.12±3.84)分, 术后3月的(24.22±4.61)分, 术后1年的(23.58±2.98)分。术后3个月以及1年与术前相比, ODI评分均有统计学差异(P＜0.05)。结论: 椎间盘镜技术与钬激光应用的结合, 手术创伤小, 是一种微创治疗腰椎间盘突出症安全且行之有效的方法, 术中联合灯盏细辛硬膜外注射, 可迅速减轻硬膜外腔炎性水肿, 提高手术疗效和手术耐受性。
钬激光 椎间盘镜 灯盏细辛注射液 腰椎间盘突出 Ho:YAG laser intervertebral disc endoscope Dengzhanxixin injection lumbar disk hernia
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 μm激光器作为中波红外固体激光器的泵浦源方案之一,由于可以获得较高的中波红外激光输出,因此逐渐得到重视。设计了一种基于1 940 nm光纤激光器泵浦的高平均功率准连续Ho∶YLF激光器,并对其进行了实验研究,表明在Ho离子掺杂浓度0.5%、晶体长度35 mm、晶体控温20 ℃时,采用双棒串接、平凹腔L型结构获得了36 W的准连续2.067 μm激光输出,其最高光光转换效率为51.4%,重复频率20 kHz,脉冲宽度121 ns,谱线宽度小于3 nm。实验结果验证了采用1 940 nm光纤激光器泵浦作为泵浦Ho∶YLF获得高功率准连续2 μm激光的可行性。
中波红外激光器 2 μm激光器 光纤激光器泵浦 双棒串接 掺钬激光晶体 mid-infrared laser 2 μm laser fiber laser pumping double crystals in series Ho-doped laser crystal
1 中国地质大学(武汉)数学与物理学院, 湖北 武汉 430074
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
光纤传输红外脉冲激光在密闭容器内爆炸式汽化液体形成汽化泡促使液体体积急剧膨胀，在喷嘴处形成高速液体射流。利用聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器探测不同激光参数和光纤位置条件下钬激光脉冲诱导高速液体射流的射流压力和汽化效应诱导声波信号，其电信号在示波器上显示并记录，分析射流压力和声波强度与激光脉宽和激光强度的变化关系。实验结果表明激光平均能量为426.3 mJ时射流压力与脉宽(494~967 μs)呈正相关函数变化关系，声波强度在光纤末端与喷嘴间距d=2 cm 和d=4 cm 时与脉宽呈负相关函数变化关系，d=6 cm 时声波强度随脉宽的增大呈先升后降的变化趋势，在736 μs 脉宽时声波强度达到最大值1.32 MPa；脉宽为480 μs 时射流压力和声波强度随激光能量(266.3~420.8 mJ)增大而增大；当激光参数恒定时声波信号和射流信号均随d 增大而增大。
医用光学 脉冲钬激光 汽化泡 高速射流
上海交通大学医学院附属仁济医院骨科, 上海 200127
目的: 探讨椎间盘镜下钬激光治疗腰椎间盘突出症的临床疗效和应用价值。方法:前瞻性队列研究, 2012年1月～12月间行椎间盘镜下钬激光治疗的30例患者纳入研究。采用Stryker椎间盘镜系统和Lumenis脉冲式钬激光。将椎间盘镜插入病变腰椎椎板后方, 椎板钻孔, 切除黄韧带, 摘除游离的髓核, 松解神经根, 钬激光光纤引入椎间盘间隙, 对髓核组织进行汽化。采用JOA评分评估临床疗效, 术后3个月、1年分别门诊随访。结果: 本组病例无并发症, 无腰突症复发, J0A评分由术前(12.86±2.19)分,增加为术后3月的(25.14±1.35)分, 以及术后1年的(24.73±3.12)分。无论术后3月以及1年, 手术前后JOA评分差异均有统计学意义(P＜0.05),总体手术疗效显著。结论: MED椎间盘镜技术与钬激光应用的结合, 手术创伤小, 神经根减压彻底, 不扰乱脊柱稳定性, 是一种微创治疗腰椎间盘突出症安全且行之有效的手术方法。
钬激光 椎间盘镜 腰椎间盘突出 Ho∶YAG laser intervertebral disc endoscope lumbar disk hernia
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 苏州 215163
2 江苏省医用光学重点实验室, 苏州 215163
3 中国科学院 安徽光学精密机械研究所,合肥 230031
为了提高结石碎石率和粉碎程度、减小碎石过程中副作用, 采用电光调Q技术, 设计了高峰值功率输出的纳秒钬激光碎石系统。从冷却温度、透过率、腔长等方面进行了理论分析, 在冷却温度22℃、重复频率3Hz、抽运能量200J的条件下进行了实验验证, 获得了腔内最大单脉冲能量443mJ、脉宽90ns激光输出的数据。结果表明, 该系统可输出高峰值功率的纳秒钬激光, 碎石时间短, 可粉碎任何成分的结石,一次碎石率高,粉碎程度高。这为下一步产业化打下了基础。
激光技术 纳秒钬激光 电光调Q 碎石 高峰值功率 laser technique nanosecond Cr Tm Ho∶YAG laser electro-optic Q-switched lithotripsy high-peak power
成都市第六人民医院泌尿外科, 四川 成都 610051
目的: 观察分析经尿道前列腺电切(TURP)联合输尿管镜钬激光碎石术治疗前列腺增生症(BPH)合并膀胱结石的效果。方法: 本组61例患者先行膀胱结石钬激光碎石, 然后采用经尿道前列腺电切术(TURP)治疗前列腺增生症。结果: 61例一次性治疗成功, 术后结石无残留, 排尿情况较前明显改善, IPSS评分均分由24.4分降到9.4分, 最大尿流率由7.2 mL／s上升到19.5 mL／s。结论: 钬激光碎石及TURP同期治疗前列腺增生合并膀胱结石是安全有效的方法。
前列腺增生 膀胱结石 钬激光 经尿道前列腺电切术 benign prostatic hyperplasia bladder stones holmium laser transurethral resection of prostate(TURP)
