【摘要】：減少熱損傷并提高消融效率是當(dāng)前激光硬組織消融技術(shù)研究的熱點、重點和難點。現(xiàn)有研究表明：外部水的介入可以增強激光硬組織消融效果,激光誘導(dǎo)空化效應(yīng)在液體介導(dǎo)消融中扮演重要角色,然而相關(guān)機制并沒有得到合理的解釋。本文立足于國內(nèi)外激光消融技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和臨床應(yīng)用需求,以波長為2.08μm的脈沖Ho:YAG激光為輻射光源,基于高速攝像技術(shù),實驗研究了不同水深和不同濃度墨汁溶液對空泡脈動特性及其對牛股骨消融效果的影響。首先,介紹了骨組織的組成結(jié)構(gòu)、基本成分和相關(guān)特性,總結(jié)了激光直接消融和液體介導(dǎo)消融硬組織的機理,闡述了激光空泡產(chǎn)生、脈動和潰滅,以及空泡脈動特性的影響因素。其次,采用高分辨率高速攝像拍攝了脈沖Ho:YAG激光與水介質(zhì)相互作用時空泡效應(yīng)的高速過程。研究得到不同激光能量下,空泡的周期、最大橫向?qū)挾�、最大縱向長度、空泡的最大體積隨光纖入水深度的變化關(guān)系。再次,利用高分辨率高速攝像監(jiān)測了脈Ho:YAG激光與不同濃度墨汁溶液相互作用時空泡的脈動過程。獲得空泡的周期、最大橫向?qū)挾取⒆畲罂v向長度和空泡的最大體積均隨脈沖能量的增加而增加；純水中加入不同墨汁體積,增加純水的吸收系數(shù),空泡的尺寸反而減小。最后,使用波長2.08μm的脈沖Ho:YAG激光,對空氣中、純水介質(zhì)不同深度以及不同吸收系數(shù)的墨汁溶液中牛股骨進(jìn)行消融實驗,利用高速攝像機進(jìn)行實時拍攝,OCT掃描系統(tǒng)和體視顯微鏡系統(tǒng)評價牛股骨組織表面消融形貌的變化。通過對光纖入水深度、液體介質(zhì)、激光參數(shù)的優(yōu)化選擇,可獲得無熱損傷的消融效果,還可以使消融切口深、邊緣光滑干凈,形狀規(guī)則,以及更高的消融速率和效率。
[Abstract]:Reducing thermal injury and improving ablation efficiency are the hot, important and difficult points in laser hard tissue ablation. Current studies have shown that external water intervention can enhance the ablation effect of laser hard tissue, laser induced cavitation effect plays an important role in liquid-mediated ablation, but the relevant mechanism has not been properly explained. Based on the development of laser ablation technology at home and abroad and the requirement of clinical application, this paper takes the pulsed Ho: YAG laser with wavelength of 2.08 渭 m as the radiation source, based on the high speed camera technology. The effect of different water depth and different concentration of ink solution on the pulsation of cavitation and its effect on the ablation of bovine femur was studied. Firstly, the composition, basic components and related characteristics of bone tissue are introduced. The mechanism of direct laser ablation and liquid-mediated ablation of hard tissue is summarized, and the generation, pulsation and collapse of laser cavitation are described. And the influencing factors of cavitation pulsation. Secondly, a high resolution high speed camera is used to photograph the high speed process of the spatiotemporal bubble effect of a pulsed Ho: YAG laser interacting with a water medium. The relationship between the period of cavitation, the maximum transverse width, the maximum longitudinal length and the maximum volume of the cavitation with the depth of the fiber is obtained under different laser energy. Thirdly, the pulsation process of spatiotemporal bubbles of pulse Ho: YAG laser interacting with different concentration of ink solution was monitored by high resolution and high speed camera. The period of cavitation, the maximum transverse width, the maximum longitudinal length and the maximum volume of cavitation increase with the increase of pulse energy, while the absorption coefficient of pure water decreases with the addition of different ink volumes in pure water. Finally, the ablation experiment of bovine femur in different depth of pure water medium and different absorption coefficient of ink solution in air, pure water medium and different absorption coefficient was carried out by using a pulsed Ho: YAG laser at a wavelength of 2.08 渭 m. The changes of surface ablation morphology of bovine femoral bone were evaluated by high speed camera real time Oct scanning system and stereoscopic microscope system. By optimizing the water depth of fiber, liquid medium and laser parameters, the ablation effect without heat damage can be obtained, and the ablation incision depth, smooth edge, regular shape, and higher ablation rate and efficiency can also be obtained.
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q682;TN249

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本文編號：2129191