关于激光血管、神经环型吻合仪光转换头的设计

作者：龙开平杨继庆段新民

【关键词】 激光 关键词: 激光;光路转换;吻合;反射环 摘 要:目的 设计并制作激光环形血管、神经吻合仪中起光路转换作用的关键部分 光转换头. 方法 使用柱透镜和金属反射面等光学材料组成光转换头将普通激光束转变为环形激光束. 结果 由该光反射头组成的激光血管、神经环形吻合仪能够成功地吻合家兔颈动脉. 结论 这种光反射头能使激光在血管或神经待吻合处的一周形成一个环形照射光束，从而一次完成吻合，比普通激光吻合速度快，损伤小，操作方便，吻合均匀. Keywords:laser;light path converting;anastomosis;reflect ring Abstract:AIM To design and manufacture the optical con-verter which is the key part of CO2 laser circular anastomosis apparatus.METHODS Using optical material like column lens and metal mirror，the optical converter was formed to convert the general laser beam into the loop laser beam.RE┐SULTS Arteria carotis of rabbit was successfully weld by the laser circle blood vessel and nerve anastomosis apparatus.CONCLUSION Optical converter makes the laser beam ra-diate simultaneously and uniformly on the circle of the blood vessel or nerve.CO2 circle anatomosis is easy and feasible.It can also decrease the operating time and make the operation easy. 0 引言 激光血管、神经焊接技术是利用激光的能量把两部分组织连接起来.激光对神经组织的吻合，是通过激光的作用重建神经外膜及束膜的连续性，最终达到神经纤维解剖及功能上的恢复.与缝线吻合相比，激光吻合无异物、不易形成神经瘤及血管栓塞，同时神经功能恢复快［1-7］ .激光组织吻合已应用多年，实验表明，激光吻合比普通的手术线吻合速度快，损伤小，操作方便，愈合快.目前的做法是将激光聚焦后照射在吻合口处，循环一周，照射数点，以完成组织焊接［8，9］ .但其不足之处在于需进行数次照射和转动血管或神经一周，焊接不均匀，操作也不方便.因此，我们设计了环形激光血管、神经吻合仪，它改变了传统的逐点吻合方式，利用光路变换将激光均匀地照射在吻合口周围，从而达到一次性均匀吻合.激光同时从吻合口周围照射，则吻合一条血管只需几秒钟. 1 光路转换的设计与实现 激光环形血管、神经吻合仪能够实现环形吻合的关键，是环形光束的实现.我们设计了一个光反射头来解决这一关键问题，其设计思想是:首先，将激光器输出的点状光束转换成线状光束;再在线状光束的光路上置一反射环，此反射环能将线状光束聚焦;此时若将血管或神经放在焦点上，它将受到环形光束的照射.光路示意（Fig1）. 图1 略 1.1 光束转换的实现 先用一个球面镜将激光束扩束.在设计的吻合仪中，光源使用的是CO2 激光器，只需要把它的输出镜片换成球面凹透镜即可.在关节臂的末端，安装一个柱面锗透镜，光束经过4～6个关节臂反射后经过柱面透镜，被柱面透镜聚焦为一条线，即完成光束的转换. 设激光器的束腰半径为r，球面输出镜的焦距为f1 ，激光器的谐振腔结构为平凹式，腔长为L，输出镜到柱面透镜的距离为L1 ，柱面透镜的焦距为f2 ，输出镜的成像位置在L′处，柱透镜的成像位置在L′1 处，在平凹腔结构中，平面反射镜处就是束腰所在的位置，（Fig2），则:1L′1 + 1L′+L1 =1f2 1L′+1L=1f1 图2 略 1.2 反射弧面的设计 为了使激光均匀地照射在血管被焊接口的周围，我们设计了一个反射弧面，它能将光束反射至血管的底面和侧面（Fig1），直射光的一部分照射血管正面，经反射弧反射的光照射在血管的底面和侧面，为了使激光均匀地照射血管一周和易于加工，我们将反射面设计成平面折叠式（Fig3）. 图3 略 经过计算，当a面与水平面夹角为15℃，b面与水平面夹角为30℃时，反射光可在血管上形成重叠，以增加底面和侧面的反射光强度.因为反射光只能对反射环上方焦点处的血管均匀照射，我们在反射环上还设计了一个血管固定槽，使待吻合的血管能很方便准确地固定在激光束的焦点上. 反射环材料采用黄铜，反射面抛光.因为吻合仪的光源用的是CO2 激光，其波长为10.6μm，在这一波段，黄铜对激光的反射率为98.81%［10］ .