CN210056216U - 前列腺激光切除用双波长高功率手术仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用连续泵浦的声光调Q的固体可见光激光和半导体近红外激光联合治疗人体软组织领域，具体是高功率激光前列腺切除术领域中的前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于激光头包括可输出绿色可见光束的固体激光器和可输出近红外激光光束的半导体激光器，绿色激光束和近红外光束经非球面透镜耦合芯径为400‑800微米的手术光纤中，所述固体激光器内含有至少2个声场方向互为垂直交叉声光Q‑开关和至少一个激光非线性二倍频晶体，所述半导体激光器的输出光纤的光束参数乘积小于手术光纤的光束参数乘积，具有安全性好、操作方便对医师技能要求低等优点。

Description

前列腺激光切除用双波长高功率手术仪

技术领域

本实用新型涉及用连续泵浦的声光调Q的固体可见光激光和半导体近红外激光联合治疗人体软组织领域，具体是高功率激光前列腺切除术领域中的前列腺激光切除用双波长高功率手术仪。

背景技术

良性前列腺增生症（BPH）会导致尿频，尿痛和尿潴留。经尿道外科电切除阻塞的前列腺组织一直是泌尿外科治疗BPH的“金标准”。虽然经尿道做前列腺切除（TURP）是一种微创外科手术，但主要由于失血多，并会伴有显著的并发症。激光技术对这一常见的失血问题的解决提供一种可行的治疗方案。在过去很多年中，泌尿外科医生和激光工作者用不同种类的激光器治疗BPH，以期发现一种和TURP治疗效果类似或更好治疗方法。激光前列腺切除的效果，直接取决于诸多因素，包括激光波长、功率、持续时间和手术技术。

近红外激光波长1064nm 的Nd:YAG激光在20世纪90年代初期就开始用于前列腺增生症的治疗。1064nm近红外激光主要是被细胞蛋白质所吸收。由于吸收率不高，近红外激光渗入组织大约7mm左右。因为受影响的组织的面积相对来说大一些，所以加热进行的缓慢，随之而来的是被激光照射的组织和其周围有凝固现象，可激光蒸发增生症的前列腺组织的效果并不明显。Nd:YAG激光凝固前列腺切除术，对由于BPH（良性前列腺增生症）引起的膀胱出口阻塞，是一种有效的治疗方法，它的效果可以与前列腺经尿道电切除的效果相比美。它不像TURP，Nd:YAG激光手术过程中几乎不流血，而且也没有冲洗液吸收现象，因而Nd:YAG激光前列腺切除手术的风险便大大降低了。但不幸的是，用Nd:YAG激光前列腺切除术的病人，经常要经受数周的排尿困难。

波长为2140nm高功率（60-150W）Ho:YAG钬激光和波长为2微米的Tm:YAG铥激光能有效地被水吸收，其去除组织的效力比用Nd:YAG激光好。Ho:YAG激光和Tm:YAG铥激光前列腺切除手术也是一种经尿道切除的过程。组织渗入深度浅，但止血差。对钬激光前列腺切除术，组织切除效果很强，而组织凝固和止血功能差，手术技难于掌握。Ho:YAG钬激光或Tm:YAG铥激光前列腺切除手术操作时间比标准的经尿道切除的时间要长一些，有时伴有并发症，住院时间长达数日。

美国专利（专利号US6,554,824）用的一种倍频Nd:YAG激光，既通常叫做KTP的激光，切除良性前列腺增生组织。血红蛋白对532nm波长的绿激光有很强的吸收作用（吸收系数 >200cm-1），但水对绿光几乎是透明的。当高功率KTP绿激光通过光纤传导并经过尿道照在前列腺上时，血红蛋白对绿激光强吸收率使有约仅1~2mm厚的前列腺组织吸收了几乎所有的激光能量，使那里的温度很快上升至300℃以上。高温蒸发细胞中的水份，继而蒸发了前列腺组织。由于绿激光吸收层浅，相应的凝固层也就浅，因而止血作用就没有近红外激光波长1064nm 的Nd:YAG激光的止血作用好。为了能获得不出血的良好的外科手术效果，麦来客（Malek）等人曾发表文章指出，在两个病人在用了KTP激光蒸发前列腺组织后，用1064nmNd:YAG激光来止血。为了达到较高的绿激光吸收率，美国专利6,554,824强调激光必须以巨脉冲模式操作，脉冲宽度要在0.1和500毫秒之间，脉冲频率在1和500Hz之间。

中国专利（CN 101015474 B）描述了使用半导体激光泵浦的高功率LBO绿激光用于软组织汽化切除的方法和仪器。该专利实用新型了利用高阶横模的激光设计，使得腔内光束在固体增益介质处的直径至少是TEMoo模时光束直径的5倍，并产生的激光横模数量超过10。该实用新型的优点是，绿激光产生的光电效率和整机效率比较高，但缺点是该方法和仪器只能生成一个波长的激光，即只有532nm的绿激光。绿激光为可见光，在手术中的止血作用不如近红外激光好。当术中出血较大时，不得不停止绿激光手术，换传统电切的方式止血，或使用近红外激光止血。

中国实用新型专利CN102695468B描述了使用红外激光通过消融和凝固的方式手术治疗前列腺增生症。该专利实用新型了利用半导体激光，尤其是红外激光，即该专利中的900-2000nm的激光。就激光和软组织的作用原理我们知道，红外激光的汽化切除效果弱，但凝固和消融的效果不错，止血效果好，术中几乎没有出血。但缺点是，这种激光在用于前列腺增生的临床手术后发现，因为凝固层太厚导致术后刺激症状明显，几周的还会发生凝固层脱落堵塞尿道的并发症。

当细胞组织中的温度上升超过60℃时，蛋白质就会发生称之为“凝固”的变性作用。当温度超过100℃时，细胞内部的水份就开始沸腾和蒸发，细胞组织和水份都被蒸发掉。在用激光照射并蒸发的结果是，细胞组织被激光和沸腾的水打成碎片后，从原组织处剥离。对于前列腺激光切除术而言，波长在800-1100nm之间的近红外激光对凝固作用和无血手术无疑是很好的，而532nm绿激光对激光蒸发和剥离证明很有效的。

把波长在800-1100nm之间的近红外激光和波长为532nm的可见激光两者的优势来进行前列腺激光切除手术，就需要提供一种方式和仪器来同时利用这两种波长的激光既能高效地蒸发前列腺，也能最大限度地避免手术中可能的出血。

中国实用新型专利CN201108497Y描述了一种双波长激光治疗前列腺增生设备。虽然该专利指出了可使用绿激光和红外激光经合束后形成双波长激光，并耦合如光纤中进行前列腺增生手术，但该专利并没有对绿激光和红外激光做任何激光腔设计、激光参数设计、或可行性设计，该专利没有激光工程上的可实施性。

中国实用新型专利申请公布说明书CN1891173A描述了使用Nd:YAG倍频的532nm绿激光和其基波的1064nm合束的双波长激光手术仪，以及Nd:YAG倍频的532nm绿激光和半导体激光合束的双波长激光手术仪。鉴于该说明书中的基波Nd:YAG激光可来自改变532nm倍频激光腔设计，使之同时输出1064nm近红外波长，或外加一个Nd:YAG激光，其双波长激光设计的缺点明显。

第一，此专利申请公布说明书在绿光输出效率上远低于本实用新型，其公布的双波长分别为532nm激光和1064nm激光，1064nm激光输出是从倍频532nm激光中提取1064nm基波是以降低腔内激光功率密度，从而牺牲倍频效率，导致532nm激光输出功率降低；第二，安全性和实用性差，此专利在1064nm输出时，532nm也同时输出，无法对1064nm和532nm激光根据手术需求独立设置各自的激光功率。由于共用激光腔，一个波长激光出现故障，另一个波长也会出现故障；第三，可实施性方面不如本实用新型，此专利如果外加一个Nd:YAG激光会使得整机非常复杂，成本高昂没有实用性。该专利申请公布说明书中虽然描述了近红外激光也可以是半导体激光，但并没有对半导体激光的特性做明确的规定和对如何使用半导体激光做具体的设计。鉴于半导体激光的光学特性是其光束的快轴和慢轴发散特征不同，而本实用新型中固体激光的光学特性是轴向对称的。在没有对半导体激光的特性做明确的规定和对如何使用半导体激光做具体的设计的情况下，不论是实用新型专利申请公布说明书CN1891173A还是实用新型专利CN201108497Y所公布的内容都无法将固体激光光束和半导体激光光束耦合进入单根光纤的。本实用新型就近红外半导体激光的波长范围，激光特性和输出功率，如何将绿激光和近红外半导体激光耦合至手术用光纤做了科学的和可实施性的设计。

实用新型经尿道做前列腺切除手术（TURP）50年以来，TURP已成为对良性前列腺增生（BPH）最为广泛使用的外科手术疗法。因为在手术过程中病人可能失去一部分血液，前列腺组织的热破坏深度难以控制，而冲洗液也从损伤的静脉血管的开口处流入血管等一系列不利因素，TURP总会伴有几种并发症。此外，做BPH手术的病人多为上了年纪的人，大多数病人都有过一次以上的重病的病史，这就增加了手术的风险。尽管作为目前金标准TURP甚为流行，也颇吸引人，但它常常伴有尿痛、尿失禁、阳萎等并发症。因而，医学界一直在积极寻找一种新的，并发症极少的BHP手术疗法去替代传统的TURP。激光前列腺切除手术，是一种最看好的手术疗法。其中Nd:YAG激光前列腺切除是最先被引入的。Nd:YAG激光前列腺切除手术的优点是止血极佳，但缺点是细胞组织剥离效果差，手术后常有排尿困难的情况。在上世纪90年代中叶，Ho:YAG钬激光被用于前列腺切除术。钬激光的临床效果和TURP相当，但由于凝固层浅、止血差，手术技巧难以掌握，而且并发症的发病率并不低。所以Ho:YAG钬激光前列腺切除术没有得到广泛的认可。高功率KTP绿激光，或称倍频Nd:YAG激光，是90年代后期才用来治疗BPH的。KTP绿激光前列腺切除术，比传统的TRUP和其他激光前列腺切除手术有很多优越性。高功率绿激光能非常有效地蒸发和剥离前列腺组织，手术时间效短、凝固层浅、热破坏深度浅使得手术后并发症的发病率显著降低。然而在手术过程中仍然有流血的情况。医生必须切换到近TURP电切手术，或降低绿激光照射功率密度以增加凝固效果达到止血作用。从一些已发表的文献上看，用低功率密度的绿激光止血不是件容易的事。

2010年之后，由德国Biolitec公司在泌尿界推出波长为980nm的近红外半导体激光用于手术治疗BPH。该激光手术系统拥有其它半导体激光手术系统的所共同具有的优势，如体积小、光电效率高、可靠性高等。但980nm半导体激光的波长靠近Nd:YAG的1064nm，其手术特点也和Nd:YAG的BPH手术类似，即前列腺组织汽化剥离效果差，手术后常有排尿困难的情况。优点也明显，就是止血效果好。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型将提供一种安全性好、操作方便对医师技能要求低的前列腺激光切除用双波长高功率手术仪。

为了实现上述功能，本实用新型将采用以下技术方案：

一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于设有激光头、双脚踏开关和激光头控制单元，其中，所述激光头10包括可输出绿色可见光束的固体激光器和可输出近红外激光光束的半导体激光器，绿色激光束和近红外光束经非球面透镜耦合芯径为400-800微米的手术光纤中，所述固体激光器内含有至少2个声场方向互为垂直交叉声光Q-开关和至少一个激光非线性二倍频晶体，如LBO晶体，其在激光光轴方向的长度综合至少为18mm；所述半导体激光器包括输出光纤和光纤耦合模块，半导体激光器输出光纤的光束参数乘积小于手术光纤的光束参数乘积；所述激光头控制单元包括温度控制器、Q-开关驱动器、第一激光驱动器和第二激光驱动器，激光非线性二倍频晶体通过温度控制器快速加热或制冷以精确控制激光非线性二倍频晶体的温度，使得激光稳定时间在10秒钟以内；其温度控制精度在摄氏0.1度以内，反应时间在0.1秒钟以内使得激光稳定时间在10秒钟以内；如果激光非线性二倍频晶体为LBO晶体，所述LBO晶体通过半导体温度控制器（TEC）的方式来快速加热或制冷来精确控制LBO的温度，Q开关驱动器通过电线分别与Q开关相连接，驱动Q开关工作，以达到更高的激光输出功率，第一激光驱动器通过电线与固体激光器的泵浦源相连接,第二激光驱动器通过电线与半导体激光器输出的光纤耦合模块连接相连接；所述双脚踏开关，包括分别控制绿激光的输出或近红外激光的输出的脚踏一和脚踏二，当踩下脚踏一时，信息通过线缆传输到控制系统，控制系统启动绿激光输出，松开脚踏一时，信息通过线缆传输到控制系统，当踩下脚踏二时，信息通过线缆传输到控制系统，控制系统启动近红外输出，松开脚踏二时，信息通过线缆传输到控制系统，脚踏二的踩下和松开分别控制近红外激光的输出和关闭，在一个有两个脚踏板未被踩下时，所对应激光的驱动电流被降低至其激光输出阈值以下。

本实用新型所述固体激光器的激光腔为U型结构，所述固体激光器括前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源、第一反射镜、第二反射镜、倍频晶体、后腔镜、第三反射镜、聚光透镜，半导体制冷加热装置，其中，所述前腔镜、第一反射镜上分别镀有对1064nm的高反膜，第二反射镜一面镀有对1064nm的高反膜和对532nm的增透膜，另一面镀有对532nm的增透膜，后腔镜镀有1064nm和532nm的高反膜，第三反射镜一面镀有对532nm的增透膜，另一面镀有980nm的高反膜和532nm的增透膜；聚光透镜双面镀有980nm和532nm的增透膜，泵浦源产生波长在1064nm的激光，1064nm激光在前腔镜、第一反射镜、第二反射镜和后腔镜之间震荡，通过第一声光Q开关和第二声光Q开关提高1064nm激光的输出功率，倍频晶体将1064nm的激光转换为532nm的腔内绿激光，半导体制冷加热装置通过调整温度，使倍频晶体工作在最佳路径，达到最大倍频效率，腔内绿激光通过第二反射镜的532nm增透膜透射出来形成腔外绿光，再经过第三反射镜表面的532nm增透膜透射出来形成绿光光路。

本实用新型所述固体激光器的激光腔为U型结构，所述固体激光器括前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源、第二反射镜、倍频晶体、后腔镜、第三反射镜、聚光透镜，半导体制冷加热装置，其中，所述前腔镜、第二反射镜一面镀有对1064nm的高反膜和对532nm的增透膜，另一面镀有对532nm的增透膜，后腔镜镀有1064nm和532nm的高反膜，第三反射镜一面镀有对532nm的增透膜，另一面镀有980nm的高反膜和532nm的增透膜；聚光透镜双面镀有980nm和532nm的增透膜，泵浦源产生波长在1064nm的激光，1064nm激光在前腔镜、第二反射镜和后腔镜之间震荡，通过第一声光Q开关和第二声光Q开关提高1064nm激光的输出功率，倍频晶体将1064nm的激光转换为532nm的腔内绿激光，半导体制冷加热装置通过调整温度，使倍频晶体工作在最佳路径，达到最大倍频效率，腔内绿激光通过第二反射镜的532nm增透膜透射出来形成腔外绿光，再经过第三反射镜表面的532nm增透膜透射出来形成绿光光路。

本实用新型所述前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源组成第一横向光路，泵浦源所发出的激光经第一反射镜和第二反射镜进入由倍频晶体、后腔镜组成的第二横向光路，第一声光Q开关和第二声光Q开关位于前腔镜和泵浦源之间。

本实用新型所述前腔镜、泵浦源组成第一横向光路，泵浦源所发出的激光经第一反射镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关和第二反射镜进入由倍频晶体、后腔镜的第二横向光路，第一声光Q开关和第二声光Q开关位于第一反射镜和第二反射镜之间，由于激光腔中间位置的光束直径较粗，因此此处的激光功率密度也比较低，将第一声光Q开关和第二声光Q开关放于整个固体激光腔的中间位置，把第一声光Q开关和第二声光Q开关放置此处可以改善第一声光Q开关和第二声光Q开关的关断效率，降低声光Q开关在关断时的漏光功率，缩短激光脉冲宽度和提高绿激光的转换效率。

本实用新型所述所述泵浦源包括一个固体激光介质为ND:YAG、Nd:YLF或Nd:YVO4的激光棒，泵浦源中设有不少于两个半导体激光器泵浦激光棒。

本实用新型所述近红外发生器包括980nm光纤耦合模块、耦合模块散热片、980nm传输光纤和980激光准直器，980nm光纤耦合模块是半导体激光器经过耦合通过980nm传输光纤输出后，由980nm激光准直器输出980nm的平行光，平行光与经过第三反射镜反射后与绿光光路重合，再经过聚光透镜将光线汇聚形成汇聚光线，汇聚光线耦合进光纤，输出激光。

本实用新型所述近红外发生器包括敞开式980nm激光器和980nm耦合透镜、耦合模块散热片、980nm传输光纤和980激光准直器，敞开式980nm激光器发射出散射光，经过980nm耦合透镜后，形成980nm的平行光，经过第三反射镜反射后，与绿光光路重合，经过聚光透镜后耦合进光纤。所述近红外半导体激光为空间输出的激光，波长在800-1100nm之间。半导体激光发出的激光直接通过一个或一排非球面镜准直，从而避免了光纤耦合所带来的激光输出效率的降低。该设计的目的是进一步简化该半导体激光结构，提高发光效率。

本实用新型所述固体激光器是被连续半导体激光泵浦的。

本实用新型所述用于手术的近红外半导体激光为连续输出或斩波方式。

本实用新型所述激光头控制单元还设有冷却系统，其中，冷却系统分别为泵浦源和980nm光纤耦合模块提供散热，温度控制器通过电线与半导体制冷加热装置相连接，控制半导体制冷加热装置的温度，第一激光驱动器通过电线与泵浦源相连接，驱动半导体激光器工作，使泵浦源产生1064nm的激光，Q开关驱动器通过电线分别与第一声光Q开关和第二声光Q开关相连接，驱动第一声光Q开关和第二声光Q开关工作，达到更高的激光输出功率，第二激光驱动器通过电线与980nm光纤耦合模块连接，驱动980nm光纤耦合模块工作输出980nm的激光。

本实用新型所述冷却系统包括泵浦源散热单元和980nm光纤耦合模块散热单元，所述泵浦源散热单元，冷却系统与泵浦源相连接，冷却系统的水路给泵浦源中的半导体激光器和ND:YAG激光介质棒提供散热，980nm光纤耦合模块安装在耦合模块散热片上，980nm耦合模块工作时产生的热量传导到耦合散热模块上，冷却系统的水路与耦合模块散热片相连接，带走了耦合模块散热片中的热量，达到为980nm光纤耦合模块散热的目的。

本实用新型中使用泵浦腔输出的1064nm激光全部用于倍频成532nm的绿光，输出效率更高；对1064nm和532nm激光独立设置各自的激光功率，本实用新型的双波长输出是分别使用不同的驱动器驱动工作，可以实现单独的532nm激光输出或近红外激光输出，同时在任何激光出现故障时，不影响另外激光的工作，安全性和实用性能大大提高；鉴于半导体激光的光学特性是其光束的快轴和慢轴发散特征不同，而本实用新型中固体激光的光学特性是轴向对称的。在没有对半导体激光的特性做明确的规定和对如何使用半导体激光做具体的设计的情况下，无法将固体激光光束和半导体激光光束耦合进入单根光纤的。本实用新型就近红外半导体激光的波长范围，激光特性和输出功率，如何将绿激光和近红外半导体激光耦合至手术用光纤做了科学的和可实施性的设计。此外，由于绿激光优秀的汽化切割效率和近红外激光产生的良好的组织凝固和止血效果，使本实用新型改进手术的安全性，并使得手术对医生的技能要求进一步降低。综上所述，本实用新型具有输出效率高、安全性高、可实施性强等优点。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是激光头的第二种结构示意图。

图3是激光头的第三种结构示意图。

图4是激光头的第四种结构示意图。

图5是激光头的第五种结构示意图。

图6是双波长激光中近红外半导体激光的连续输出和斩波输出方式。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是双波长激光手术系统的原理图，该系统（100）是将532nm的高功率由激光头（10）、控制系统（20）、脚踏（30）和光纤（115）组成。其中。激光头10包括前腔镜101、Q开关102、Q开关103、泵浦源104、第一反射镜105、第二反射镜106、倍频晶体107、半导体制冷加热装置108、后腔镜109、第三反射镜113、聚光透镜114、输出光纤固定装置116、980nm光纤耦合模块110、耦合模块散热片117、980nm传输光纤111、980激光准直器112组成。前腔镜101镀有对1064nm的高反膜。第一反射镜105镀有对1064nm的高反膜。第二反射镜106一面镀有对1064nm的高反膜和对532nm的增透膜，另一面镀有对532nm的增透膜。后腔镜109镀有1064nm和532nm的高反膜。第三反射镜113一面镀有对532nm的增透膜，另一面镀有980nm的高反膜和532nm的增透膜。聚光透镜114双面镀有980nm和532nm的增透膜。

532nm激光的输出方式为：泵浦源104包括一个固体激光介质ND:YAG激光棒，泵浦源104中多个半导体激光器泵浦ND:YAG激光介质棒。泵浦源104产生波长在1064nm的激光121。1064nm激光121在前腔镜101、第一反射镜105、第二反射镜106和后腔镜109之间震荡，通过Q开关102和103提高1064nm激光的输出功率。倍频晶体107将1064nm的激光121转换为532nm的腔内绿激光122，半导体制冷加热装置108通过调整温度，使倍频晶体107工作在最佳路径，达到最大倍频效率。腔内绿激光122通过第二反射镜106的532nm增透膜透射出来形成腔外绿光123，再经过第三反射镜113表面的532nm增透膜透射出来形成绿光光路125，再经过聚光透镜114将光线汇聚形成汇聚光线126，汇聚光线耦合进光纤115，输出激光127。其中光纤115通过光纤固定装置116固定在激光头10上。

980nm激光的输出方式为：980nm光纤耦合模块110是半导体激光器经过耦合通过980nm传输光纤111输出，经过980nm激光准直器112输出980nm的平行光124，经过第三反射镜113反射后与绿光光路125重合，再经过聚光透镜114将光线汇聚形成汇聚光线126，汇聚光线耦合进光纤115，输出激光127。

控制系统20由温度控制器11、第一激光驱动器12、冷却系统13、Q开关驱动器14、第二激光驱动器15组成。温度控制器11通过电线16与半导体制冷加热装置108相连接，控制半导体制冷加热装置108的温度。第一激光驱动器12通过电线16与泵浦源104相连接，驱动半导体激光器工作，使泵浦源104产生1064nm的激光。冷却系统13分别为泵浦源104和980nm光纤耦合模块110提供散热。为泵浦源104提供散热的具体实施方式为：冷却系统13与泵浦源104相连接，冷却系统的水路给泵浦源104中的半导体激光器和ND:YAG激光介质棒提供散热。为980nm光纤耦合模块110提供散热的具体实施方式为：980nm光纤耦合模块110安装在耦合模块散热片117上，980nm耦合模块工作时产生的热量传导到耦合散热模块117上。冷却系统13的水路与耦合模块散热片117相连接，带走了耦合模块散热片117中的热量，达到为980nm光纤耦合模块110散热的目的。Q开关驱动器14通过电线16与Q开关102和103相连接，驱动Q开关102和103工作，达到更高的激光输出功率。第二激光驱动器15通过电线16与980nm光纤耦合模块110连接，驱动980nm光纤耦合模块工作输出980nm的激光。

脚踏30由脚踏一32和脚踏二33组成，两个脚踏分别控制输出绿激光和近红外激光。当踩下脚踏一32时，信息通过线缆31传输到控制系统20，控制系统启动绿激光输出，松开脚踏一32时，信息通过线缆31传输到控制系统20，控制系统关闭绿激光输出。同理脚踏二33的踩下和松开分别控制近红外激光的输出和关闭。

图2是双波长激光手术系统激光头的第二种结构示意图。所述固体激光器的激光腔内的Nd:YAG棒直接靠近1064nm激光腔镜，而声光Q开关位于整个固体激光腔的中间位置。该设计的目的是激光腔中间位置的光束直径较粗，因此此处的激光功率密度也比较低。把声光Q开关放置此处可以改善声光Q开关的关断效率，降低声光Q开关在关断时的漏光功率，缩短激光脉冲宽度和提高绿激光的转换效率。第二种结构示意图150与方案10的区别为Q开关102和103的位置发生了改变。

图3是双波长激光手术系统激光头的第三种结构示意图。第三种结构示意图200与方案10的区别在于通过敞开式980nm激光器201和980nm耦合透镜202取代了980nm光纤耦合模块110、980nm输出光纤111和980nm激光准直器112。第三种结构示意图200的980nm输出方式为：敞开式980nm激光器201发射出散射光128，经过980nm耦合透镜202后，形成980nm的平行光124，经过第三反射镜113反射后，与绿光光路125重合，经过聚光透镜114后耦合进光纤115，所述近红外半导体激光为空间输出的激光，波长在800-1100nm之间。半导体激光发出的激光直接通过一个或一排非球面镜准直，从而避免了光纤耦合所带来的激光输出效率的降低。该设计的目的是进一步简化该半导体激光结构，提高发光效率。

在本实用新型的图4和图5，所述固体激光器的激光腔为一个L型的激光腔。L型激光腔的优点是省去了U型腔中的1064nm的45度反射镜。由于1064nm的45度反射镜的反射率永远不可能为100%，因此该反射镜会造成一定的功率损失。对一台高功率1064nm激光而言，该反射镜会造成大约3-5%的激光功率损失。该设计目的是为了提高1064nm激光的激光功率，从而提高532nm的激光功率。所述近红外半导体激光可以是自由空间输出的，也可以是光纤耦合后输出的。

其中，第四种结构示意图300与第三种结构示意图200的区别在于将第一反射镜105取消，同时将在横向光路上的前腔镜101、Q开关102和103泵浦源104改为竖方向，所述固体激光器的激光腔为一个L型的激光腔。L型激光腔的优点是省去了U型腔中的1064nm的45度反射镜。由于1064nm的45度反射镜的反射率永远不可能为100%，因此该反射镜会造成一定的功率损失。对一台高功率1064nm激光而言，该反射镜会造成大约3-5%的激光功率损失。该设计目的是为了提高1064nm激光的激光功率，从而提高532nm的激光功率。所述近红外半导体激光可以是自由空间输出的，也可以是光纤耦合后输出的。

第五种结构示意图400与第四种结构示意图300的区别在于通过980nm光纤耦合模块110、980nm传输光纤111、980nm准直器112取代了敞开式980nm激光器201和980nm耦合透镜202。

图6是双波长激光中近红外半导体激光的连续输出和斩波输出方式。上图为斩波输出，输出功率随着时间的变化间断性的输出，输出脉宽可调输出范围0.01ms--1s，输出频率范围为1Hz--10kHz可调。下图为连续输出，输出功率不随时间变化。

本实用新型中使用泵浦腔输出的1064nm激光全部用于倍频成532nm的绿光，输出效率更高；对1064nm和532nm激光独立设置各自的激光功率，本实用新型的双波长输出是分别使用不同的驱动器驱动工作，可以实现单独的532nm激光输出或近红外激光输出，同时在任何激光出现故障时，不影响另外激光的工作，安全性和实用性能大大提高；鉴于半导体激光的光学特性是其光束的快轴和慢轴发散特征不同，而本实用新型中固体激光的光学特性是轴向对称的。在没有对半导体激光的特性做明确的规定和对如何使用半导体激光做具体的设计的情况下，无法将固体激光光束和半导体激光光束耦合进入单根光纤的。本实用新型就近红外半导体激光的波长范围，激光特性和输出功率，如何将绿激光和近红外半导体激光耦合至手术用光纤做了科学的和可实施性的设计。此外，由于绿激光优秀的汽化切割效率和近红外激光产生的良好的组织凝固和止血效果，使本实用新型改进手术的安全性，并使得手术对医生的技能要求进一步降低。综上所述，本实用新型具有输出效率高、安全性高、可实施性强等优点。

Claims (15)

1.一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于设有激光头、双脚踏开关和激光头控制单元，其中，所述激光头包括可输出绿色可见光束的固体激光器和可输出近红外激光光束的半导体激光器，绿色激光束和近红外光束经非球面透镜耦合芯径为400-800微米的手术光纤中，所述固体激光器内含有至少2个声场方向互为垂直交叉声光Q-开关和至少一个激光非线性二倍频晶体，所述半导体激光器包括输出光纤和光纤耦合模块，半导体激光器输出光纤的光束参数乘积小于手术光纤的光束参数乘积；所述激光头控制单元包括温度控制器、Q-开关驱动器、第一激光驱动器和第二激光驱动器，激光非线性二倍频晶体通过温度控制器快速加热或制冷以精确控制激光非线性二倍频晶体的温度，Q开关驱动器通过电线分别与Q开关相连接，第一激光驱动器通过电线与固体激光器的泵浦源相连接,第二激光驱动器通过电线与半导体激光器输出的光纤耦合模块连接相连接；所述双脚踏开关包括分别控制绿激光的输出和近红外激光的输出的脚踏一和脚踏二，在一个有两个脚踏板未被踩下时，所对应激光的驱动电流被降低至其激光输出阈值以下。

2.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于固体激光器的激光腔为U型结构，所述固体激光器括前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源、第一反射镜、第二反射镜、倍频晶体、后腔镜、第三反射镜、聚光透镜和半导体制冷加热装置，其中，所述前腔镜、第一反射镜上分别镀有对1064nm的高反膜，第二反射镜一面镀有对1064nm的高反膜和对532nm的增透膜，另一面镀有对532nm的增透膜，后腔镜镀有1064nm和532nm的高反膜，第三反射镜一面镀有对532nm的增透膜，另一面镀有980nm的高反膜和532nm的增透膜；聚光透镜双面镀有980nm和532nm的增透膜，泵浦源产生波长在1064nm的激光，1064nm激光在前腔镜、第一反射镜、第二反射镜和后腔镜之间震荡，通过第一声光Q开关和第二声光Q开关提高1064nm激光的输出功率，倍频晶体将1064nm的激光转换为532nm的腔内绿激光，半导体制冷加热装置通过调整温度，使倍频晶体工作在最佳路径，达到最大倍频效率，腔内绿激光通过第二反射镜的532nm增透膜透射出来形成腔外绿光，再经过第三反射镜表面的532nm增透膜透射出来形成绿光光路。

3.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于固体激光器的激光腔为U型结构，所述固体激光器括前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源、第二反射镜、倍频晶体、后腔镜、第三反射镜、聚光透镜，半导体制冷加热装置，其中，前腔镜、第二反射镜一面镀有对1064nm的高反膜和对532nm的增透膜，另一面镀有对532nm的增透膜，后腔镜镀有1064nm和532nm的高反膜，第三反射镜一面镀有对532nm的增透膜，另一面镀有980nm的高反膜和532nm的增透膜；聚光透镜双面镀有980nm和532nm的增透膜，泵浦源产生波长在1064nm的激光，1064nm激光在前腔镜、第二反射镜和后腔镜之间震荡，通过第一声光Q开关和第二声光Q开关提高1064nm激光的输出功率，倍频晶体将1064nm的激光转换为532nm的腔内绿激光，半导体制冷加热装置通过调整温度，使倍频晶体工作在最佳路径，达到最大倍频效率，腔内绿激光通过第二反射镜的532nm增透膜透射出来形成腔外绿光，再经过第三反射镜表面的532nm增透膜透射出来形成绿光光路。

4.根据权利要求2或3所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于前腔镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关、泵浦源组成第一横向光路，泵浦源所发出的激光经第一反射镜和第二反射镜进入由倍频晶体、后腔镜组成的第二横向光路，第一声光Q开关和第二声光Q开关位于前腔镜和泵浦源之间。

5.根据权利要求2或3所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于前腔镜、泵浦源组成第一横向光路，泵浦源所发出的激光经第一反射镜、第一声光Q开关、第二声光Q开关和第二反射镜进入由倍频晶体、后腔镜的第二横向光路，第一声光Q开关和第二声光Q开关位于第一反射镜和第二反射镜之间。

6.根据权利要求2或3所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于所述泵浦源包括一个固体激光介质为ND:YAG、Nd:YLF或Nd:YVO4的激光棒，泵浦源中设有不少于两个半导体激光器泵浦激光棒。

7.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于近红外发生器包括980nm光纤耦合模块、耦合模块散热片、980nm传输光纤和980激光准直器，980nm光纤耦合模块是半导体激光器经过耦合通过980nm传输光纤输出后，由980nm激光准直器输出980nm的平行光，平行光与经过第三反射镜反射后与绿光光路重合，再经过聚光透镜将光线汇聚形成汇聚光线，汇聚光线耦合进光纤，输出激光。

8.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于近红外发生器包括敞开式980nm激光器和980nm耦合透镜、耦合模块散热片、980nm传输光纤和980激光准直器，敞开式980nm激光器发射出散射光，经过980nm耦合透镜后，形成980nm的平行光，经过第三反射镜反射后，与绿光光路重合，经过聚光透镜后耦合进光纤。

9.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于所述近红外半导体激光为空间输出的激光，波长在800-1100nm之间。

10.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于半导体激光发出的激光直接通过一个或一排非球面镜准直，从而避免了光纤耦合所带来的激光输出效率的降低。

11.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于固体激光器是被连续半导体激光泵浦的。

12.根据权利要求1所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于用于手术的近红外半导体激光为连续输出或斩波方式。

13.根据权利要求2或3或7或8所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于激光头控制单元还设有冷却系统，其中，冷却系统分别为泵浦源和980nm光纤耦合模块提供散热，温度控制器通过电线与半导体制冷加热装置相连接，控制半导体制冷加热装置的温度，第一激光驱动器通过电线与泵浦源相连接，驱动半导体激光器工作，使泵浦源产生1064nm的激光，Q开关驱动器通过电线分别与第一声光Q开关和第二声光Q开关相连接，驱动第一声光Q开关和第二声光Q开关工作，第二激光驱动器通过电线与980nm光纤耦合模块连接，驱动980nm光纤耦合模块工作输出980nm的激光。

14.根据权利要求11所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于冷却系统包括泵浦源散热单元和980nm光纤耦合模块散热单元，所述泵浦源散热单元，冷却系统与泵浦源相连接，冷却系统的水路给泵浦源中的半导体激光器和ND:YAG激光介质棒提供散热，980nm光纤耦合模块安装在耦合模块散热片上，980nm耦合模块工作时产生的热量传导到耦合散热模块上，冷却系统的水路与耦合模块散热片相连接。

15.根据权利要求11所述的一种前列腺激光切除用双波长高功率手术仪，其特征在于激光非线性二倍频晶体为LBO晶体，其温度控制精度在摄氏0.1度以内，反应时间在0.1秒钟以内，使得激光稳定时间在10秒钟以内。

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