超快速激光骨切除,以实现脊柱手术的高手术速度和临床相关操作时间
Biswajit Mishra1, Liam Andrus2, Aditya Roy1
1Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at Austin Austin, TX, USA.
Biomedical optics express
|March 2, 2026
概括
一个新的基于纤维的激光系统显著提高了超快激光手术的材料去除率 (MRR). 这项创新使得骨切割速度更快,更精确,为先进的外科工具铺平了道路.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光学工程是指光学工程.
背景情况:
- 超快激光切除提供了手术精度,但受到缓慢的材料去除速率 (MRR) 的限制.
- 现有的秒激光探针由于效率低,在临床采用方面面临挑战.
研究的目的:
- 开发一个紧的基于纤维的激光传递系统,以显著提高手术应用的MRR.
- 用先进的激光技术来证明高速,精确的组织切除的可行性.
主要方法:
- 一种空心卡戈梅纤维被用来传递10 psi的激光脉冲.
- 一个基于Lissajous的压缩扫描光束方向机制被用于精确的表面分布.
- 确定了优化的参数 (FOV,速度,重复率) 以实现高效的切除.
- 数字模拟预测了潜在的MRR改进.
主要成果:
- 与以前的系统相比,MRR增加了82倍.
- 在8.8W的激光功率和333 kHz的重复率下,最高MRR为10.7 mm3/min.
- 在没有辅助冷却的情况下,在大约2分钟内创建了深层骨切口 (∼3毫米).
- SEM证实了健康的骨组织的保存和完整的cananaliculi后剥离.
结论:
- 开发的系统克服了超快激光切除的MRR限制.
- 使用新的基于纤维的激光输送系统,可以实现高速,精确的骨切除.
- 这项技术对小型化外科探针,特别是脊柱减压手术具有重大潜力.
