激光血管、神经环型吻合仪光转换头的设计.doc

1、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;anast

2、omosis;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

3、beam.RESULTS 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.

4、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

5、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

6、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 46 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 L1 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:1L1 + 1L+L1 =1f2 1L+1L=1f1 图 2 略 1.2

7、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

8、仪的光源用的是 CO2 激光，其波长为 10.6m，在这一波段，黄铜对激光的反射率为98.81%10 . 2 动物实验结果 家兔 7 只，戍巴比妥钠麻醉后行颈动脉分离术，在一侧颈动脉的近心端和远心端分别置动脉夹，动脉夹间距离 1.5cm，中间部横断动脉，显微手术镜下对血管结合部正、反面各缝合一针以拉紧血管，用环形激光吻合仪（功率 1.8W）吻合，吻合时间为 12s，30s 后松开动脉夹，行勒血试验.缝合手术口并于每日冲洗，ip 青霉素 105Ud-1 .分别于7d，14d 进行动脉血管造影后处死，在光镜和电镜下观察其组织学变化. 勒血试验全部再通，血管博动良好，病理报告显示管腔有纵向狭窄，但通

9、畅良好，血管造影与病理结果一致. 3 讨论 激光吻合的优越性 炎症小、速度快、封闭好、操作简便，使其在临床上应用有广阔的前景4 .在显微外科，有许多精细的手术，如微血管、神经、输精管、输卵管的修复，眼外科等领域都有重要的应用.在美容手术中，因为激光焊接炎症小，损伤轻，利用激光吻合比缝线更好. CO2 激光环形吻合方法，使激光同时均匀照射在周围，能够解决激光逐点吻合时吻合口不均匀，吻合时间长的缺点.我们设计的光路转换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，而且其设计方案易于实现，动物实验证实其吻合效果良好.这种光反射头环形激光吻合比普通激光吻合速度快，损伤小，操

10、作方便，吻合均匀.与缝线吻合相比，激光吻合功能恢复快. 环形吻合比逐点吻合还有一个很大的优点，就是吻合口周围焊接均匀，没有缝隙，因而没有渗血.激光吻合血管损伤小，是因为这种吻合不损伤内膜，只对中膜以外吻合，所以炎症反应小，狭窄现象少，愈合快，通畅率高.激光吻合操作简便容易. 参考文献: 1Menovsky T.CO2 and Nd:YAG laser-assisted nerve repair:A study of bonding strength and thermal damage J.Acta Chir Plast，2000;42（1）:16-22. 2Kilkelly FX，Choma

11、 TJ，Popovic N，Miller DW，Sweet DE.Tendon repair by laser welding:A histologic and biomechanical comparison and suture repair with CO2 and argon lasers J.Lasers Surg Med，1996;19（4）:487-491. 3Jain KK.Sutureless microsvasculor anstomosis using aneodymi-um YAG laser J.J Microsurg，1980;1（16）:436. 4Lawrenc

12、e S， Bass M，Micheal R.Laser tissue welding:A com-prehensive review of current and future clinical application J.Lasers Surg Med，1995;17（3）:315-349. 5Barrieras D，Reddy PP，McLorie GA Bagli D，Khoury AE，Farhat W，Lilge L，Merguerian PA.Lessons learned from laser tissue soldering and fibrin glue pyeloplast

13、y in an in vivo porcine model J.J Urol，2000;164（3Pt2）:1106-1110. 6Cespanyi E，White RA，Lyons R，Kopchok G，Abergel RP，Dwyer RM，Klein SR.Preliminary report:A new technique of enterotomy closure using Nd:YAG laser welding compared to suture repair J.J Surg Res，1987;42（2）:147-152. 7Phillips AB，Ginsburg BY

14、，Shin SJ，Soslow R，Ko W，Poppas DP.Laser welding for vascular anastomosis using albumin sol-der:An approach for MID-CAB J.Lasers Surg Med，1999;24（4）:264-268. 8Gurpinar T，Gurer S，Kattan MW，Wang L，Griffith DP.Laser-welded ureteral anastomoses:Experimental studies with three techniques J.Tech Urol，1996;2

15、（2）:117-120. 9Chikamatsu E，Sakurai T，Nishikimi N，Yano T，Nimura Y.Comparison of laser vascular welding，interrupted sutures，and continuous sutures in growing vascular anastomoses J.Lasers Surg Med，1995;16（1）:34-40. 10Song YT，Xue H，Lan XT.Manual of basic physics M.Sci-ence and Technology Publishing House，Jiangsu，1988:571.