脉冲钬激光碎石热效应的实验研究

作     者：冯媛媛 陈明惠 谈维杰 王健平 郑刚 FENG Yuanyuan;CHEN Minghui;TAN Wejie;WANG Jianping;ZHENG Gang

作者机构：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 

出 版 物：《光学技术》 (Optical Technique)

年 卷 期：2020年第46卷第4期

页      面：507-512页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61308115) 上海市科委产学研医项目(15DZ1940400) 

主　　题：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 

摘      要：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。