2μm激光器及其應用
2um激光器的研究近來成為熱門的課題之一,因為其在醫(yī)療等領域應用前景廣闊。
人體組織中水的比例大約占70%,因而組織對光的吸收情況與水相似。水在中紅外波段有兩個強的吸收譜帶,分別為2.5~4.0μm和5.6~10μm。因此,當激光與人體組織相互作用時,水對所用激光吸收系數(shù)的大小就決定了激光在組織中的穿透深度、損傷區(qū)域以及手術精度等。
Nd:YAG激光器的波長為1.06μm,可以用石英光纖傳輸,在醫(yī)療方面有不少應用。但是,由于水對它的吸收僅為0.1cm-1,在有些外科手術中,它的穿透深度較深,損傷區(qū)域較大,手術精度不高,因此不宜使用。Er:YAG激光波長為2.94μm,水對它的吸收為3000cm-1,屬水的強吸收波段。對醫(yī)療應用來說,鉺激光器是一個十分理想的光源,然而令人遺憾的是:鉺激光不能用石英光纖傳輸,能夠傳輸鉺激光的非石英光纖容易斷裂,防礙其臨床應用。
Ho:YAG激光波長為2.1μm,位于水較強吸收譜線。水對其吸收約為25cm-1,是水對Nd:YAG激光吸收的250倍。顯然,水對Ho:YAG激光的強吸收使其可以在大部分軟組織和硬組織中產生淺的穿透深度、高的手術精度和獨特的凝血作用,大大限制了損傷區(qū)域。在未來幾年中,它將逐步取代Nd:YAG激光器。雖然水對鈥激光的吸收只是水對鉺激光吸收的一百二十分之一,然而鈥激光能用低OH-的石英光纖傳輸,這就使鈥激光能有效地工作在氣體和液體環(huán)境中,為醫(yī)生切除軟骨和其它硬組織提供精確的途徑,使鈥激光成為現(xiàn)有激光內窺鏡系統(tǒng)中最適宜的光源[37]。鈥激光在軟組織中的外科手術精度與CO2激光相比較,可能略低于CO2激光的手術精度,然而它能為大部分組織提供更好的凝血功能。除此之外,二者之間的最大區(qū)別是CO2激光不能用石英光纖傳輸,只能借助于笨重的關節(jié)臂來導光,十分不便;而能用光纖傳輸?shù)拿}沖鈥激光則是切除和燒蝕軟骨以及其它硬的鈣化的組織的有效工具。因此有人稱鈥激光對于CO2激光來說具有挑戰(zhàn)性,在某些手術中鈥激光具有取代CO2激光的潛力。
由于人體其它部分組織也都含有大量的水分,由此可以推出,人體組織對2.1μm的鈥激光均有強烈的吸收作用,這一特點使得鈥激光器在醫(yī)學上有著廣闊的應用前景。
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