CN101879351A - 一种用于前列腺汽化和消融的980nm高功率半导体激光装置 - Google Patents
一种用于前列腺汽化和消融的980nm高功率半导体激光装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于前列腺汽化和消融的980nm高功率半导体激光装置，其激光系统的核心部分为高功率半导体激光器，激光器内由高功率半导体激光二极管和光束整形聚焦系统组成，最后激光通过连接侧向发射光纤输出，连续功率可到150W，能够透过水，直接被组织吸收，对前列腺组织进行高效汽化，手术时间短，减少病人痛苦，且不易引起出血和周围组织水肿。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是一种用于前列腺汽化消融的980nm的高功率半导体激光装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高，良性前列腺肥大(增生)的病人越来越常见。病人的临床表现是：轻则为尿频、尿急；重则为尿不出、尿不尽或尿失禁，严重影响患者正常生活。因此，尽早治疗性前列腺肥大(增生)显得尤为重要。目前，临床上常用的治疗方法有：
(1)电切割法，即通过尿道采用电切割去除多余的前列腺组织。此方法容易引起很多副作用，如尿失禁、阳痿、逆射精、出血多、时间长等电切割综合症，甚至导致手术过程中大出血。
(2)热凝固法，即采用电抗元件，如电磁波、微波或长波激光等在45℃下加热组织，使组织凝固。此方法由于采用加热处理组织，所以容易引起组织长时间水肿、尿痛，需要长时间插入尿道导管导尿，容易引起二次感染。
(3)激光汽化法，如申请号CN200710055400.2，即采用传统的激光如1064nm激光汽化或消融前列腺组织。其优点是止血效果好，缺点是汽化效率低，手术时间长，容易引起水肿，同样需要长时间插入尿道导管导尿，容易引起二次感染。
(4)532nm绿激光汽化法，如申请号CN200610026368.0，即采用532nm的绿激光汽化或消融前列腺组织，其优点是止血效果好，汽化效率高，手术时间短，不易引起周围组织水肿，不需要插尿道导管导尿或只需要短时间尿道导管导尿，缺点是设备庞大，激光功率很难做到很好的稳定性，耗电量大，设备昂贵，可维护性差，外围需要循环水来冷却设备，设备容易坏，而且寿命只有2000小时左右。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于前列腺汽化和消融的980nm高功率半导体激光装置，由激光电源、电流反馈电阻、半导体激光器、半导体制冷器、散热器和侧向发射光纤等组成，其中半导体激光器波长为980nm；相应地，半导体激光器电源采用带电流反馈的激光电源，进行恒流控制；半导体激光器的数值孔径NA＝0.22；半导体激光器最小适用芯径为600μm；在使用的过程中，采用侧向发射的光纤作为输出光纤，有利于较好地伸入到患部，并且侧向发射的光纤的芯径为600～800μm；在仪器的工作过程中，产生大量的热量，该装置采用半导体制冷器(TEC)来进行制冷，半导体制冷器(TEC)贴在半导体激光器和散热器之间，并且在散热器的下部装有风扇，散热器的热量由风扇带走。
采用本发明的优点是：激光器发射980nm的激光，最高功率可达150W，能透过水直接被组织吸收。通过膀胱镜系统，使其在生理盐水的冷却下对前列腺组织进行高效汽化；手术时间短，只需要20～30分钟即可完成，减少病人痛苦；且不易引起周围组织水肿；不需要插尿道导管或只需要短时间采用尿道导管；不会带来阳痿等其它副作用，而且手术过程中，激光的自凝作用，可以保证整个手术过程不出血或出少量血，减少手术的危险性，是一种治疗前列腺增生的最安全有效的方法。
附图说明
下面结合附图详细描述本发明的实施方式：
图1为利用本发明进行治疗过程示意图。
图2为本发明结构示意图。
图3为本发明系统原理图
PLAS150系统框图。
图中标记：1-激光电源；2-电流反馈电阻；3-半导体激光器；4-半导体制冷器；5-散热器；6-侧向发射光纤。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，治疗仪A产生980nm，150W的激光，通过侧向发射光纤B传输，在光纤头部安装有发射头，此光纤B通过膀胱镜C由尿道口进入到前列腺增生处。当激光发射时，由治疗部位放大图D看出，激光从侧向发射光纤B的头部侧向发出，正好作用在前列腺增生组织。前列腺增生组织在980nm激光作用下，进行汽化消融。在整个手术过程中，光纤和前列腺增生组织都浸泡在循环生理盐水当中，保证光纤一直被冷却，汽化消融后的组织残留物，随着循环生理盐水被带出体外。在整个过程中，循环生理盐水经由膀胱镜C进出。
图2给出了本发明的结构示意图，由激光电源1、电流反馈电阻2、半导体激光器3、半导体制冷器4、散热器5和侧向发射光纤6组成，所述半导体激光器波长为980nm，激光电源1通过电流反馈电阻2与半导体激光器3相连，构成反馈回路，半导体激光器3的输出端与侧向发射光纤6连接；所述半导体激光器3内部由激光二极管、准直系统和耦合聚焦系统组成；所述半导体制冷器4贴放在半导体激光器3和散热器5之间。所述半导体激光器3还带有温度探头、红光瞄准光发射装置以及光纤连锁报警装置。所述半导体激光器3的数值孔径为0.22NA。所述侧向发射光纤6的芯径为600～800μm。所述半导体激光器3由激光电源1控制输出，设定电流通过电流反馈电阻构成反馈回路，控制激光电源横流输出，电流达到激光器阈值时，激光二极管发射高能量的980nm激光，最高功率可达150w。所述激光二极管的温度控制在20～30℃之间，并通过4块半导体制冷器4进行制冷。所述半导体制冷器4将半导体激光器3的热量传导到散热器5上，再经过风扇带走。
图3给出了本发明的系统原理图，由激光电源1、电流反馈电阻2、半导体激光器3、半导体制冷器4、散热器5和侧向发射光纤6组成，所述高功率半导体激光装置系统还包括供电系统、主控单片机、温控单片机、液晶控制系统；所述半导体激光器波长为980nm，激光电源1通过电流反馈电阻2与半导体激光器3相连，构成反馈回路，半导体激光器3的输出端与侧向发射光纤6连接；所述半导体激光器3内部由激光二极管、准直系统和耦合聚焦系统组成；并由激光电源1控制输出，设定电流通过电流反馈电阻构成反馈回路，控制激光电源横流输出，电流达到激光器阈值时，激光二极管发射高能量的980nm激光，最高功率可达150w；激光二极管的温度控制在20～30℃之间，并通过4块半导体制冷器4进行制冷；所述半导体制冷器4贴放在半导体激光器3和散热器5之间；将半导体激光器3的热量传导到散热器5上，再经过风扇带走；所述温控单片机6控制半导体制冷器4和风扇转速；所述主控单片机用于控制整个系统开机流程和信号、提供报警信号，通过RS232接口控制液晶系统，控制显示液晶显示内容，并通过I/O连接温控单片机；所述液晶控制系统控制液晶的显示和触摸信号，通过RS232串口通讯，将信号发送给主控单片机；所述供电系统提供电力，为所述激光电源1提供电力，并为各控制系统的电子器件供电。
所述激光电源1包括急停开关和钥匙开关、交流接触器，分5V和24V两个大功率的开关电源，为整个系统提供电源，主控单片机5通过SPI A/D或者12C A/D转换器控制开关电源的输出。从图3中还可以看出，所述半导体激光器3在运作时体现以下几个部分，具有指示光、激光器温度探头、光纤连锁开关、功率探头和光纤温度探头。图3中的半导体激光器驱动电路，提供了激光电流控制的回路，是激光器工作的最主要部分，150W半导体激光器3，是激光发生装置，是整个系统的核心。主控单片机还控制以下装置：喇叭、脚踏开关、门连锁开关、报警系统，并控制激光出光指示和RS232接口。所述液晶控制系统为触摸液晶屏。
Claims (16)
1.一种用于前列腺汽化和消融的980nm高功率半导体激光装置系统，由激光电源(1)、电流反馈电阻(2)、半导体激光器(3)、半导体制冷器(4)、散热器(5)和侧向发射光纤(6)组成，其特征在于：所述高功率半导体激光装置系统还包括供电系统、主控单片机、温控单片机、液晶控制系统；
所述半导体激光器波长为980nm，激光电源(1)通过电流反馈电阻(2)与半导体激光器(3)相连，构成反馈回路，半导体激光器(3)的输出端与侧向发射光纤(6)连接；
所述半导体激光器(3)内部由激光二极管、准直系统和耦合聚焦系统组成；并由激光电源(1)控制输出，设定电流通过电流反馈电阻构成反馈回路，控制激光电源横流输出，电流达到激光器阈值时，激光二极管发射高能量的980nm激光，最高功率可达150w；激光二极管的温度控制在20～30℃之间，并通过4块半导体制冷器(4)进行制冷；
所述半导体制冷器(4)贴放在半导体激光器(3)和散热器(5)之间；将半导体激光器(3)的热量传导到散热器(5)上，再经过风扇带走；
所述温控单片机(6)控制半导体制冷器(4)和风扇转速；
所述主控单片机用于控制整个系统开机流程和信号、提供报警信号，通过RS232接口控制液晶系统，控制显示液晶显示内容，并通过I/O连接温控单片机；
所述液晶控制系统控制液晶的显示和触摸信号，通过RS232串口通讯，将信号发送给主控单片机；
所述供电系统提供电力，为所述激光电源(1)提供电力，并为各控制系统的电子器件供电。
2.根据权利要求2所述的半导体激光装置，其特征在于：所述半导体激光器(3)还带有温度探头、红光瞄准光发射装置以及光纤连锁报警装置。
3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：所述半导体激光器(3)的数值孔径为NA＝0.22。
4.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：所述侧向发射光纤(6)的芯径为600～800μm。
5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的半导体激光装置，其特征在于：所述激光电源(1)包括急停开关和钥匙开关、交流接触器，分5V和24V两个大功率的开关电源，为整个系统提供电源，并通过SPI A/D或者I2C A/D转换器与所述主控单片机(5)相连。
6.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：所述主控单片机还控制以下装置：喇叭、脚踏开关、门连锁开关、报警系统，并控制激光出光指示和RS232接口。
7.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：所述液晶控制系统为液晶屏或触摸屏。
8.一种通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：激光电源(1)控制输出设定电流，通过电流反馈电阻(2)与半导体激光器(3)构成反馈电路，控制激光电源恒流输出，电流达到激光器阈值，激光二极管发射高能量的980nm激光，然后通过侧向发射光纤(6)传输到光纤的头部，再通过膀胱镜由尿道口进入到前列腺增生处，在循环生理盐水的环境下激光对增生组织进行汽化消融，汽化消融后的组织残留物随着循环生理盐水被带出体外。
9.根据权利要求9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述循环生理盐水经由所述膀胱镜进出。
10.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述半导体激光器(3)还带有温度探头、红光瞄准光发射装置以及光纤连锁报警装置。
11.根据权利要求10所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述的红外瞄准光发射装置发出红外瞄准光，在治疗时，进行指示定位，保证激光准确照射到需要治疗的部位。
12.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述半导体激光器(3)的数值孔径为NA＝0.22。
13.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述侧向发射光纤(6)的芯径为600～800μm。
14.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述激光二极管发射高能量的980nm激光，最高功率可达150w。
15.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述激光二极管的温度控制在20～30℃之间，并通过4块半导体制冷器(4)进行制冷。
16.根据权利要求8或9所述的通过980nm高功率半导体激光装置治疗前列腺增生的方法，其特征在于：所述半导体制冷器(4)将半导体激光器(3)的热量导到散热器(5)上，再经过风扇带走。
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