一种新型匀光模式的激光消融系统的制作方法

本发明属于激光医疗设备，具体涉及一种新型匀光模式的激光消融系统。

背景技术：

1、高血压、高血脂、大量吸烟、患有糖尿病、肥胖等人群容易产生动脉粥样硬化。动脉粥样硬化会造成血管腔狭窄或阻塞，导致血液不流通，进而产生生命危险。

2、动脉介入治疗已经成为动脉粥样硬化患者治疗的有效手段。动脉介入治疗通过将器械导管输送到血管内，利用激光消融等手段来疏通狭窄或阻塞的血管。

3、激光消融技术是指利用紫外线激光照射血管内的粥样硬化斑块使其消融的一项医疗技术。紫外线被粥样硬化斑块吸收后，能够破坏斑块分子的碳-氢键，使得斑块组织温度升高并在导管前端产生微蒸汽气泡，这些微蒸汽气泡的膨胀和暴缩能够瓦解阻塞血管的斑块。同时，导管尖端的碎片被分解成水、气体及小于10μm的微小颗粒，最终被网状内皮系统吸收，从而避免微血管的阻塞。

4、现有激光消融系统普遍采用光纤进行二次匀化，存在无法克服的缺陷：光纤为模式传输，高斯光束易保留中心热点，空间相干性高，易产生模式噪声、散斑、能量横向重分布，直接导致光纤端面烧蚀、导管损坏。光纤匀化均匀性差，难以实现真正平顶光斑，消融效率低、血管壁热损伤风险高。

5、因此，如何解决现有激光消融系统采用光纤匀化导致的光斑不均、散斑噪声、器件易烧蚀、耦合损耗高、稳定性差的技术问题，成为当前亟待解决的重要课题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供一种新型匀光模式的激光消融系统，旨在解决现有激光消融系统采用光纤匀化导致的光斑不均、散斑噪声、器件易烧蚀、耦合损耗高、稳定性差的技术问题，实现激光光束高均匀、低损耗、高稳定传输，提升临床消融效率与手术安全性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种新型匀光模式的激光消融系统，包括沿光路依次同轴设置的激光器、匀光模块a、聚焦镜组、匀光模块b、聚焦耦合镜组、合束光纤导管；所述匀光模块a为扩散片或全息匀光片；所述匀光模块b为实心积分棒；所述合束光纤导管的入射端采用与所述匀光模块b的出射面的形状、大小相匹配。

4、其中，匀光模块a为扩散片，实现初步漫射匀化；匀光模块b为方形/多边形实心积分棒，通过多次全反射实现二次高精度匀化，将光束转为平顶均匀分布；所述合束光纤入射端采用与积分棒出射面同形状多边形面型，实现面型匹配耦合；本系统以积分棒作为核心匀化器件，相比传统光纤匀化具有显著优势：无模式噪声、无中心热点、无散斑干扰、功率耐受更高、光斑均匀性更优。

5、基于上述方案，进一步地，所述匀光模块b为紫外熔融石英实心积分棒，截面为矩形或正六边形。

6、其中，匀光模块b为紫外熔融石英实心积分棒，通过内壁全反射混光，输出平顶均匀光斑，无中心热点。

7、其中，积分棒匀化相比光纤匀化的优势：（1）无模式干扰，不产生光纤模式噪声与散斑；（2）无能量横向重分布，避免烧蚀光纤导管；（3）输出光斑边缘规整，形状可控，适配临床消融区域；（4）耐受功率密度更高，无光纤烧芯、老化、断裂风险。

8、基于上述方案，进一步地，所述合束光纤导管的入射端面呈多边形，填充因子≥80%，耦合损耗≤20%。

9、基于上述方案，进一步地，整体光路呈同轴直筒结构。

10、其中，整体光路无反射镜，装调简单、稳定性高。

11、基于上述方案，进一步地，所述激光器选用半导体泵浦紫外激光器，输出波长为300nm~400nm紫外激光；激光器输出光束脉宽8ns~15ns，重复频率25hz~150hz，光斑直径4mm~12mm，单脉冲能量达50mj~150mj。

12、其中，激光器用于生成并发射符合高斯能量分布的初始紫外激光光束；所述耦合模块包括依次同轴连接的匀光模块a、聚焦镜组、匀光模块b、聚焦耦合镜组，所述耦合模块末端连接合束光纤导管，用于将初始高斯光束转换为高均匀、低相干、无热点的平顶目标光束高效耦合传输至导管靶点，作用于血管粥样硬化斑块组织。

13、其中，所述匀光模块a为扩散片或全息匀光片，作为前置预匀化单元，用于接收激光器输出的初始高斯光束，对光束进行漫射打散，完成第一次匀化，破坏光束原有高斯能量集中分布特征，降低光束空间相干性，得到能量初步均匀分布的预匀化光束。

14、基于上述方案，进一步地，所述合束光纤导管采用偏心环形出光结构。

15、基于上述方案，进一步地，所述聚焦镜组由聚焦第一透镜和聚焦第二透镜连接组成。

16、基于上述方案，进一步地，所述聚焦耦合镜组由聚焦耦合第一透镜和聚焦耦合第二透镜连接组成。

17、基于上述方案，进一步地，所述合束光纤导管为套装有小芯径石英光纤的石英毛细管。

18、所述聚焦镜组为紫外熔融石英透镜组，用于接收匀光模块a输出的预匀化光束，对发散光束进行聚焦整形，将光束精准投射至匀光模块b入射端面，保证光束全覆盖积分棒有效通光区域，同时调控入射光斑能量密度，保护核心匀光器件。

19、所述匀光模块b为方形或多边形紫外熔融石英实心积分棒，为本发明核心匀化单元，用于接收聚焦镜组输出的预整形光束，通过积分棒内壁多次连续全反射完成光束混叠匀化，有效消除光束能量分布差异、中心热点与散斑噪声，输出理想平顶均匀光斑，完成第二次高精度匀化。

20、所述聚焦耦合镜组由同轴对称设置的紫外熔融石英平凸透镜组成，用于接收积分棒输出的平顶均匀光束，对光束进行缩放与准直，将光斑尺寸与入射角度匹配至合束光纤导管入射端，降低光束发散损耗，实现精准聚焦耦合。

21、所述合束光纤导管入射端采用与积分棒出射面完全一致的多边形面型结构，实现面型1:1精准匹配耦合，大幅提升光束填充因子，降低耦合损耗；合束光纤出射端采用环形布局结构，可适配同心、偏心两种排布方式，满足不同临床消融场景需求。

22、进一步地，本发明整体采用同轴直筒光路结构，无反光镜冗余结构，以激光器出光口中心轴为整体光路中轴线，所有光学器件同轴布设，形成一体化笼式固定结构，装调简单、结构紧凑、光路稳定性强，可有效规避光路偏移导致的光斑畸变与能量损耗。

23、进一步地，所述激光器选用半导体泵浦紫外激光器，输出波长为300nm~400nm紫外激光，无1064nm、532nm杂光干扰，光束参数稳定可控；激光器输出光束脉宽8ns~15ns，重复频率25hz~150hz，光斑直径4mm~12mm，单脉冲能量可达50mj~150mj，可通过外接主控制器实现单脉冲能量精准调控，适配纤维斑块、脂质斑块等不同类型病变组织的消融需求。相较于传统准分子激光器，本激光器无需长时间预热，开机即可稳定工作，设备体积更小、造价更低、能耗更少，适配急诊急救手术场景。

24、进一步地，所述匀光模块b积分棒截面可采用正方形、矩形、正六边形中的任意一种，材质为高透紫外熔融石英，具备耐高温、抗激光损伤、抗老化、抗震抗偏移的特性，可长期耐受高功率紫外激光照射，无烧蚀、无形变，几乎免维护，使用寿命远优于传统匀化光纤。

25、进一步地，所述合束光纤导管多边形入射端面与积分棒出射面完全匹配，相较于传统圆形光纤耦合结构，能量利用率大幅提升；导管采用可插拔定位结构，设置匹配定位槽与定位柱，拆装便捷、定位精准，兼容各类微创介入手术器械。

26、进一步地，合束光纤导管采用偏心环形出光结构时，可通过导管旋转带动消融光纤环绕运动，大幅扩大激光消融覆盖面积，无需反复调整导管位置，单次定位即可完成血管周径斑块消融，有效提升手术消融效率。

27、本技术的实施方式中，光斑均匀性优势显著，传统光纤模式传输无法消除高斯能量分布，光斑中心热点突出、均匀性差；本发明能够输出标准平顶光斑，能量分布均匀、边缘规整，无局部能量聚集，从源头避免血管热损伤与器件烧蚀。有效消除光学干扰缺陷。传统光纤传输必然产生模式噪声、干涉散斑与能量横向重分布，是器件损坏、消融不均的核心原因；本发明积分棒为非模式传输器件，大幅降低光束空间相干性，从原理上杜绝散斑、噪声与能量重分布问题，光路传输质量大幅提升。

28、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

29、1.本发明首次采用漫射预匀化+方形/多边形积分棒二次匀化方式，将高斯光束转为高均匀平顶光斑；合束光纤入射端采用与积分棒出射面一致的多边形面型匹配耦合，显著提升耦合效率。本发明有效解决传统光纤匀化的固有缺陷：热点集中、散斑重、模式噪声大、易烧蚀、耦合效率低，相比光纤匀化具有均匀性更高、功率耐受更强、光斑更规整、损耗更低、系统更稳定的突出优势，大幅提升激光消融的安全性与效率。

30、2.本发明优化光束输出质量，提升手术安全性；通过复合匀光架构输出无热点、无散斑、高均匀的平顶激光光斑，有效解决传统光束能量不均、局部过热的问题，有效规避血管壁热损伤、微血管栓塞等手术并发症，大幅提升激光消融手术的靶向精准度与安全性。

31、3.本发明提升斑块消融效率，缩短手术时长。规整可控的平顶光斑可实现血管斑块全覆盖均匀消融，无消融盲区，搭配偏心环形出光结构，扩大消融覆盖范围，减少重复消融操作，显著提升手术效率，为急诊危重患者争取救治时间。

32、4.本发明强化设备运行稳定性，降低运维成本。采用实心积分棒替代传统易损光纤，有效解决光纤烧芯、老化、断裂、损耗大的问题，设备故障率大幅降低，使用寿命显著延长，无需频繁更换器件，有效减少临床设备运维投入。

33、5.本发明提高激光能量利用率，节能降耗。多边形面型精准耦合结构大幅降低光路传输损耗，激光有效能量利用率显著提升，降低激光器工作负荷与设备能耗，进一步提升系统长期运行的稳定性。

34、6.本发明结构通用性强，临床推广价值高。本发明光路结构紧凑、装调便捷、适配性广，可兼容各类血管介入激光消融设备，能够满足不同病变类型、不同手术场景的临床需求，具备极高的临床应用与市场推广价值。