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高功率532nm激光及其在泌尿外科中的应用研究

作　者: 何艳艳
导　师: 李正佳
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: KTP倍频晶体 532nm激光侧向光纤离体动物组织选择性汽化前列腺增生组织膀胱肿瘤尿道狭窄
分类号: R699
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

良性前列腺肥大(良性前列腺增生)、尿道狭窄、膀胱肿瘤等泌尿系统疾病的老年患者越来越多，尿频、尿急、尿不尽等排尿不畅症状成为一种常见病症和多发病症，严重影响患者正常生活。为提高生活质量，尽早治疗泌尿系统疾病显得尤为重要。目前治疗方法主要有：外科手术、电切割、热凝固方法、采用2100nmHo：YAG激光或1064nm Nd：YAG激光进行汽化或消融病变组织等。但都多少存在一些不足和副作用。高功率的532nm激光具有能在膀胱充盈的情况下通过内窥镜以微创形式在腔内高效汽化病变组织，止血效果好，周围组织损伤小、手术时间短，较之电切手术副作用小等优点，是目前最有效，最安全的一种微创治疗泌尿系统疾病的方法。因此开展532nm激光及其在泌尿外科中的应用研究具有重要意义。论文系统研究了532nm激光成套设备及其在泌尿外科中的应用，评述了532nm激光的研究进展以及532nm激光在泌尿外科，尤其是良性前列腺增生疾病方面的应用进展。阐述了获得高功率532nm激光的关键技术，并在此基础上研制了高功率532nm激光器，对激光器进行了调试，测试了激光器的性能参数；利用研制的设备进行了动物实验和临床实验。主要的研究结果如下：(1)影响532nm激光输出的关键是KTP晶体倍频技术。通过理论分析与讨论，我们采用KTP晶体非线性系数较大的Ⅱ类相位匹配进行倍频，采用合适的匹配角切割晶体、最佳的冷却温度以及合理的谐振腔长等措施改善热效应对KTP倍频效率的影响，通过提高基频光功率得到较高的倍频光功率。(2)采用高效率的IGBT开关电源实现了长脉冲激光输出，得到电流60-120A，脉宽1ms-20ms，频率1Hz-100Hz’可调的IGBT斩波激光电源；设计了侧向出光的光纤以及光纤耦合系统，获得了与光轴成60°-90°的侧向光输出，光纤耦合效率为78％；采用脉冲氙灯泵浦和声光调Q以及KTP腔内高效倍频技术，获得光纤尾端高达80W的532nm激光输出，激光功率稳定度和复现性较好。(3)采用研制的高功率532nm激光进行了离体动物试验。进行了532nm激光在水中和空气中汽化离体猪肝、猪瘦肉等富含血红蛋白组织的试验、1064nm激光在水中和空气中汽化离体猪肉的试验及532nm激光汽化与人体前列腺相似的狗前列腺的试验，实验结果表明：无论在空气中还是在水中，532nm激光都比1064nm激光具有好的汽化效果和小的热损伤程度；30W功率的532nm激光在水下就能汽化富含血红蛋白的组织，而且随着功率的增加，汽化效果越显著，而周围组织的热损伤厚度基本保持在1-2mm左右。(4)采用研制的高功率532nm激光在医院泌尿外科进行了临床实验。15例前列腺增生患者接受了经尿道镜通水情况下532nm激光汽化前列腺增生组织，532nm激光设备还用于治疗12例尿道狭窄和9例浅表性膀胱肿瘤，并与传统电切治疗相比较。临床结果表明采用此治疗方法，病人痛苦明显减轻，出血少，插导尿管时间短，未发现明显副作用和不良反应，病人恢复快，病症改善明显等。可见，532nm激光经尿道内窥镜采用微创方式进行泌尿外科手术是安全有效的。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-35
  1.1 引言  11-12
  1.2 532nm激光发展现状  12-14
  1.3 激光在前列腺手术中的应用概况  14-29
  1.4 激光在泌尿系统狭窄方面的应用  29-31
  1.5 激光在泌尿系统肿瘤方面的应用  31-33
  1.6 研究目的和任务  33-35
2 倍频技术  35-58
  2.1 倍频晶体材料的选取  35-38
  2.2 非线性晶体KTP相位匹配理论  38-46
  2.3 非平行光对倍频光强的影响  46-48
  2.4 走离角对倍频光强的影响  48-52
  2.5 基波对二次谐波的影响  52-53
  2.6 KTP晶体中的热效应以及解决方法  53-56
  2.7 本章小结  56-58
3 532nm激光器的设计与调试  58-94
  3.1 激光电源的设计  58-64
  3.2 聚光腔的设计  64-70
  3.3 谐振腔的设计  70-75
  3.4 侧向光纤系统的设计  75-82
  3.5 532nm激光器的整体结构  82-86
  3.6 532nm激光器输出功率的影响因素  86-90
  3.7 532nm激光器的性能测试  90-93
  3.8 本章小结  93-94
4 532nm激光与生物组织的作用机理  94-105
  4.1 生物组织的组成结构  94-95
  4.2 激光照射生物组织的物理过程  95-96
  4.3 组织中主要的光吸收体  96-97
  4.4 激光与生物组织的主要作用机理  97-100
  4.5 激光汽化生物组织的理论模型  100-102
  4.6 532nm激光与生物相关的特性  102-103
  4.7 532nm激光对生物组织的汽化机理  103-104
  4.8 本章小结  104-105
5 532nm激光汽化动物组织的实验研究  105-118
  5.1 实验设备与材料  105-106
  5.2 532nm激光汽化新鲜离体猪肌肉  106-110
  5.3 532nm激光汽化新鲜离体猪肝  110-114
  5.4 1064nm激光汽化新鲜离体猪肌肉  114-115
  5.5 532nm激光汽化新鲜离体犬前列腺  115-116
  5.6 本章小结  116-118
6 532nm激光在泌尿外科的临床应用  118-128
  6.1 治疗设备和方法  118-119
  6.2 532nm激光治疗良性前列腺的临床试验  119-123
  6.3 532nm激光治疗浅表性膀胱肿瘤的临床试验  123-126
  6.4 532nm激光治疗尿道狭窄的临床试验  126-127
  6.5 本章小结  127-128
7 总结  128-130
致谢  130-131
参考文献  131-144
附录1 攻读博士期间发表论文目录  144-145
附录2 攻读博士期间参与编写著作目录  145-146
附录3 攻读博士期间参与项目  146-147
附录4 攻读博士期间参与申请的专利  147

高功率532nm激光及其在泌尿外科中的应用研究

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