激光碎石用集成光纤取石篮
本文原载于 Medizin & 科技尼克
一家德国的石头回收篮制造商与美国的一家公司合作.S. 特种光纤制造商. 结果是一个篮子, 多亏了它的同轴集成光纤, 能否简化和缩短微创泌尿外科手术.
近年来，肾结石的治疗方法发生了巨大的变化. 现在可以使用微创内窥镜手术来代替开放手术. 一旦发现石头，通常可以用镍钛诺篮子把它取出来. 如果结石在泌尿道上太远, 利用激光能量粉碎它. 粉碎是通过引入光纤来传递激光能量来实现的. 这个过程被称为体内碎石术.
使用激光能量粉碎可能会有所不同. 将长脉冲持续时间与低脉冲能量和高脉冲频率相结合，将石料炸成粉尘. 小的灰尘颗粒自然就被消除了. 但高脉冲能量会引起环境温度升高，并可能对周围组织造成损伤. 粉碎的另一种选择是破碎. 碎裂使用短脉冲持续时间的激光能量, 脉冲能量高，脉冲频率低. 由此产生的碎片可以用石头回收篮捕获.
通常石头在被篮子捕获之前就已经破碎了. 但有时，根据石头的位置，相反的顺序是必要的. 在这些情况下, 石头在哪里被捕获，然后破碎, 激光能量有损坏取石篮和周围组织的危险.
下一个合乎逻辑的发展是一种仪器，同轴集成光纤与石头回收篮. 这种改进后的仪器可以同时定位网架和光纤. 石头被安全地困住并破碎，而不会损坏周围的组织或篮子. 只需一种器械，缩短了手术时间.
这种新装置是由 Endosmart GmbH是一家 在德国的斯图滕塞，与美国的OFS公司合作.S. 特种光纤的设计师和制造商.
典型的碎石激光系统是基于Ho:YAG (Holmium:钇-铝-石榴石)激光器，其波长为2123 nm，平均功率为30 W. 脉冲持续时间，峰值功率和频率根据个人治疗进行调整. 例如，激光脉冲的峰值功率可达18千瓦或3千瓦.5 J脉冲能量. 为了使仪器定向，系统提供一个可见的红色或绿色指示灯.
即使在极端弯曲的情况下，光也能被引导
的 用于引导激光的步进折射率多模光纤 可以有一个纯硅芯和一个氟掺杂玻璃包层还是一个掺锗的芯与一个纯硅包层. 光纤芯和包层的不同折射率使得激光能够在光纤芯中纵向传播. 用于在极端弯曲下引导光线, 再涂上一层UV固化氟丙烯酸酯涂层. 氟丙烯酸酯涂层具有比任何一种玻璃包层更低的折射率，并作为引导光的二次包层. 与上述镍钛诺篮配套使用的光纤，纤芯直径272µm，硅包层直径299µm. 在那个, 采用330 μ m紫外固化含氟聚合物涂层作为第二光学包层, 应用400µm的ETFE缓冲液.
玻璃纤维也用于医学诊断. 目前的发展重点是同时诊断和治疗.
ARC纳米生物光子学卓越中心(CNBP)的研究人员发现了一种令人兴奋的新方法，可以使用3D显微镜观察人体难以到达的区域. 这种方法使用 光纤束 将一种名为“光场成像”的3D成像技术小型化.“这种成像技术达到了一个新的极端水平，可能会使体内应用成为可能.
这种方法可以广泛应用于被称为光学活检的诊断程序中. 在这些活组织检查中，使用医学内窥镜程序调查可疑的身体组织.
直到现在, 光场成像只能用笨重的硬件来完成，比如相机阵列或改装过的消费类相机. 而不是试图缩小现有的设备，研究人员意识到 光纤束 已经在显微内窥镜中常规使用的实际上是合适的光场成像设备.
光纤束 数以万计的群体是微观的吗 光纤. 束中的每一根纤维就像相机中的一个像素. 产生的结果是通过光纤束传输的二维图像.
同时录制一张2D图片, 光场成像系统也测量图像中所有光线的入射角度. 有了这些信息, 医生可以用与人类感知深度相同的方式绘制立体3D图像. 据研究人员称, 主要的挑战将是如何记录这种通常难以捕捉的角度光线尺寸.
据博士说. 安东尼·奥尔特, 项目负责人和研究员，皇家墨尔本理工大学节点的CNBP, “我们所做的关键观察是，光线的方向信息实际上是由 光纤束 到显微内窥镜. 你只需要知道要寻找什么以及如何解码它.”
Dr. 奥斯认为, 只要有正确的数学框架, 研究人员可以解码这些模式, 将它们转换成光场, 做一些不可思议的事情，比如重新集中注意力, 深度映射和可视化立体3D图像. 他认为，这种光场技术可能会为光学活检带来一个全新的深度维度. 这种能力可以让医生在不从病人身上取样本的情况下检查可疑组织.
研究小组正在与医生讨论如何在医疗诊所测试这项技术，并确定最有可能从微观3D可视化中受益的医疗程序.
一种新的充满空气的光纤束可以极大地改善医疗内窥镜. 这项技术还可以帮助制造利用红外波长产生图像的内窥镜. 如果是这样，这一突破将使目前无法实现的诊断程序成为可能.
发表在光学学会(OSA)期刊上 光学信英国巴斯大学(University of Bath.K.研究人员表明，这些新型光纤束(称为空气包覆成像光纤)提供的分辨率与最好的商用成像光纤相当. 这些束的波长范围是这些纤维的两倍. 正因为如此, 这些空气包覆成像纤维可以帮助创造新的, 更小的内窥镜，分辨率更高.
内窥镜的工作原理
用于小手术和成像，内窥镜使用束 光纤 从身体内部获取图像. 落在光纤束一端的光穿过每根光纤到达另一端. 这一过程发送的照片有数千个点，很像数码照片中的像素点.
测试包
而不是使用芯和包层的两种类型的玻璃, 新的束使用了一组玻璃芯，上面覆盖着充满空气的中空玻璃毛细血管. 这些充满空气的毛细血管充当纤维包层.
为了测试成像纤维，研究小组创造了一个空气包覆的纤维束. 这束光纤的分辨率与领先的商用光纤相当(纤芯间距相同)。. 然后，团队将其堆叠成多个, 较小的蜂窝结构要放置11个以上,000芯光纤.
研究人员使用空气包层纤维束和商用纤维对标准测试目标图像进行成像. 结果是? 这种空气包层光纤的性能远远超出了可见光相机可以探测到的波长范围. 当研究人员切换到红外摄像机时, 这种光纤产生的清晰图像波长是商用光纤的两倍.
实际使用的光纤束
随着医疗诊断和护理，新的光纤束可以用于 工业应用. 这些用途包括监控危险机器的内容，以及查看石油和矿物钻头的内部. 由于各种用途，这些类型的纤维越来越受欢迎.
OFS实验室, 世界领先的光纤研究实验室之一, 以及OFS的研究部门, 在这方面做过重要工作吗. 的发展 微结构光纤(mof) 是这项工作的一个结果吗. OFS实验室创造的mof光纤是一种新型光纤，与传统光纤有很大不同.
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