Исследование и разработка лазерных хирургических аппаратов на основе волноводных СО2 лазеров

• Автор: Погорельский, Семен Львович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Раздел I. Исследование высокочастотного возбуждения углекислотного лазера
1.1. Особенности поперечного высокочастотного разряда
1.2. Исследование разрядной структуры системы высокочастотного возбуждения
1.2.1 Разрядная структура С02 лазера с ВЧ возбуждением
1.2.2 Поперечная неоднородность ВЧ возбуждения активной среды
1.2.3 Продольная неоднородность ВЧ возбуждения активной среды
1.2.4 Коррекция распределения напряжения вдоль электродов
1.3. Согласование электродной разрядной структуры с высокочастотным генератором
Выводы
Раздел II. Исследование и разработка волноводного резонатора и
со стабильным модовым составом излучения
2.1 Простая модель стационарной генерации в волноводном резонаторе и -типа
2.2 Волноводные потери
2.3. Потери связи
2.4. Потери в зеркалах резонатора
2.5.Усиление слабого сигнала и мощность насыщения усиления
2.6. Экспериментальные исследования СО, лазера
2.7 Моделирование волноводного СО, лазера для лазерного хирургического аппарата
2.7.1 Результаты численного моделирования

2.7.2 Экспериментальная проверка адекватности численной модели
2.8 Разработка конструкции волноводного С02 лазера
2.8.1 Конструкция лазерного излучателя
2.8.2 Конструкция высокочастотного генератора
2.8.3 Результаты испытаний волноводного С02 лазера
Выводы
Раздел III. Разработка серии лазерных хирургических аппаратов «Ланцет»
3.1. Система управления лазерного хирургического аппарата
3.1.1. Способ управления мощностью излучения С02 лазера
3.1.2. СО, лазер как объект управления
3.1.3. Результаты испытаний системы управления
3.1.4. Устройство системы управления лазерных хирургических аппаратов
серии «Ланцет»
3.2. Конструкция лазерных хирургических аппаратов серии «Ланцет»
3.3. Результаты испытаний лазерных хирургических аппаратов
Выводы
Заключение
Список литературы

В настоящее время в России, как и за рубежом, сформировалось новое, быстро развивающееся направление медицины - лазерная медицина, использующая лазерные аппараты различного назначения.
Лазерная хирургия относится к числу отраслей медицины минимального вмешательства для лечения широкого круга заболеваний. Эффективность применения лазеров в хирургии связана с уникальными свойствами лазерного излучения - его монохроматичностью, когерентностью и высокой направленностью.
Исследования взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями, которые с начала 60-х годов ведутся в нашей стране и во многих странах мира выявили следующее:
1. Отсутствие прямого контакта инструмента с биологической тканью при проведении хирургического вмешательства с помощью луча лазера резко снижает опасность инфицирования оперируемых органов.
2. Излучение лазера убивает патогенную микрофлору и опухолевые клетки в зоне операционного разреза, чем уменьшается вероятность послеоперационных осложнений.
3. Лазерное излучение герметизирует кровеносные сосуды в зоне воздействия, позволяя во многих случаях получить практически бескровные разрезы и сохранить операционное поле сухим и чистым.
4. Лазерное излучение, сфокусированное до нескольких десятков микрон, оказывает минимальное термическое воздействие на биологические ткани, расположенные в непосредственной близости к зоне операционного вмешательства.
5. Высокая управляемость параметров лазерного излучения позволяет оптимизировать воздействие в зависимости от вида биологической ткани и формы патологии [1-4].

Раздел II. Исследование и разработка волноводного резонатора и - типа со стабильным модовым составом излучения.
Для создания лазерного хирургического аппарата, способного эффективно работать с различными типами биологических тканей, необходим компактный источник лазерного излучения, имеющий достаточно высокий уровень выходной мощности (не менее 40 - 50 Вт) и высокое качество пучка излучения. В последнее время для снижения габаритных размеров и веса СО, лазеров широко применяются два способа. Первый способ заключается в использовании волноводного режима распространения излучения в резонаторе лазера. В этом режиме можно уменьшить диаметр разрядного канала без снижения мощности излучения, и за счет этого сделать конструктивное исполнение лазера более компактным, [50-53]. Второй способ, называемый сверткой резонатора, заключается в использовании дополнительных зеркал для «сворачивания» оси резонатора в ломаную линию. Свертка резонатора позволяет существенно уменьшить длину лазерного излучателя без изменения оптической длины резонатора при незначительном снижении мощности излучения. Известны несколько типов «свернутых» резонаторов, отличающихся количеством и ориентацией прямолинейных участков «свернутой» оси резонатора: V -тип; И -тип; Ъ -тип; в -тип (см. рис. 2.1), [29].
Среди указанных типов резонаторов наиболее простым в конструктивном исполнении и надежным в работе является резонатор и -типа.
Качество пучка лазерного излучения, определяемое как стабильность пространственного распределения плотности мощности излучения и возможность фокусировки пучка в пятно с минимальным диаметром, непосредственно зависит от модового состава излучения лазера. Идеальным пучком, обеспечивающим выполнение указанных требований, является гауссов пучок, состоящий из одной поперечной моды низшего порядка (ТЕМ00).