肾结石激光碎石术研究进展

激光碎石用集成光纤取石篮

这篇文章最初出现在 医药科技nik  

一家德国取石篮制造商与一家美国特种光纤制造商合作。结果是一个篮子,由于其同轴集成光纤,可以简化和缩短微创泌尿外科手术。 

多年来,肾结石的治疗发生了巨大变化。现在可以使用基于微创内窥镜的手术代替开放手术。发现石头后,通常可以使用镍钛诺篮将其取出。如果结石离泌尿道太远,则使用激光能量破碎以将其粉碎。粉碎是通过引入光纤来传递激光能量来实现的。该过程称为体内碎石术。  

使用激光能量的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,会将石头炸成灰尘。自然地消除小灰尘颗粒。但高脉冲能量会导致环境温度升高,并可能对周围组织造成损伤。粉碎的替代方法是破碎。碎裂使用具有短脉冲持续时间、高脉冲能量和低脉冲频率的激光能量。然后可以使用石头回收篮捕获产生的碎片。  

通常石头在碎片被篮子捕获之前被打碎。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,结石被捕获然后破碎,激光能量可能会损坏结石回收篮以及周围的组织。  

体内碎石术的下一个合乎逻辑的发展是一种将光纤与取石篮同轴集成的仪器。这种改进的仪器可以同时定位被晒和光纤。石头被安全地捕获和破碎,而不会损坏周围的组织或篮子。由于只需要一台仪器,因此缩短了手术时间。  

这种新设备是由 Endosmart 有限公司 与美国特种光纤设计商和制造商 OFS 一起在德国斯图滕湖成立。  

典型的碎石激光系统基于 Ho:YAG (Holmium:Yttrium-Aluminum-Garnet) 激光,其使用波长为 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别治疗。例如,激光脉冲最高可达 18 kW 峰值功率或 3.5 J 脉冲能量。为了实现仪器的定向,系统提供可见的红色或绿色指示灯。  
 

即使在极端弯曲的情况下也能引导光 

The 用于引导激光的阶跃折射率多模光纤 可以有一个纯石英纤芯和一个掺氟玻璃包层,或一个掺锗纤芯和一个纯石英包层。纤芯和包层的不同折射率使激光能够在纤芯中纵向传播。为了在极端弯曲的情况下引导光线,还应用了额外的紫外线固化氟丙烯酸酯涂层。氟代丙烯酸酯涂层的折射率低于任一玻璃包层,并充当引导光的辅助包层。与上述镍钛诺篮一起使用的光纤的芯径为 272 µm,二氧化硅包层直径为 299 µm。在此附近,施加 330 µm 紫外线固化含氟聚合物涂层作为第二光学覆层,最后施加 400 µm ETFE 缓冲液。  

玻璃纤维也用于医疗诊断。目前的发展重点是同时诊断和治疗。 

光纤体内成像进入 3D

ARC 纳米级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触及的区域。该方法使用 光纤束 小型化一种称为“光场成像”的 3D 成像。采取极端的新水平,这种成像可以使体内使用成为可能。

 

这种方法可以广泛用于称为光学活检的诊断程序。在这些活组织检查中,使用医疗内窥镜程序调查可疑的身体组织。

 

到目前为止,光场成像只能使用笨重的硬件(例如相机阵列或修改后的消费类相机)进行。研究人员没有试图缩小现有设备,而是意识到 光纤束 已经在显微内窥镜检查中常规使用的实际上是合适的光场成像设备。

 

光纤束 是由数以万计的微观 光纤.束中的每根光纤就像相机中的一个像素。产生的结果是通过纤维束传输的 2D 图像。

 

除了记录 2D 图片外,光场成像系统还测量图片中所有光线的入射角。有了这些信息,医生可以像人类感知深度一样,以立体 3D 方式绘制图片。据研究人员称,主要挑战将是如何记录这种通常难以捕捉的角度光线维度。

 

根据 CNBP 的 RMIT 大学节点项目负责人兼研究员 Antony Orth 博士的说法,“我们所做的关键观察是光线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。”

 

Orth 博士认为,如果有正确的数学框架,研究人员可以解码这些模式,将它们转换为光场,并做一些令人难以置信的事情,例如重新聚焦、深度映射和以立体 3D 形式可视化图像。他认为,这种光场技术有可能为光学活检带来全新的深度维度。这种能力将使医生无需从患者身上取出样本即可检查可疑组织。

 

该研究小组正在与医生会面,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。

 

 

来自新型充气光纤束的更小内窥镜?

一种新的充气光纤束可以显着改善医疗内窥镜。这项技术还可以帮助创建使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。

在光学学会 (OSA) 杂志上 光学快报,巴斯大学(英国)的研究人员表明,这些新的光纤束(称为空气包层成像光纤)提供的分辨率与最好的商业成像光纤相当。这些光纤束以两倍于这些光纤的波长范围执行此操作。正因为如此,这些空气包层成像光纤可以帮助创建具有更好分辨率的新的、更小的内窥镜。

内窥镜如何工作

用于小手术和成像,内窥镜使用束 光纤 从体内获取图像。落在光纤束一端的光穿过每根光纤到达远端。此过程将图片发送为数千个点,就像数字图片中的像素一样。

测试捆绑包

新的光纤束没有使用两种类型的玻璃芯和包层,而是使用由充满空气的空心玻璃毛细管覆盖的玻璃芯阵列。这些充气毛细管充当光纤包层。

为了测试成像光纤,研究团队创建了一个空气包层光纤束。该光纤束与领先的商用光纤的分辨率相匹配(芯线间距相同)。然后,该团队堆叠了多个更小的蜂窝结构,将 11,000 多个纤芯放入光纤中。

研究人员使用空气包层光纤束和商用光纤对标准测试目标图像进行成像。结果呢?空气包层光纤的性能远远超出了可见光相机可以检测到的波长范围。当研究人员切换到红外摄像机时,光纤在商业光纤达到的波长的两倍处产生了清晰的图像。

纤维束在现实世界中的使用

随着医疗诊断和护理,新的光纤束可用于 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。这些类型的纤维在各种用途中越来越受欢迎。

OFS实验室是世界领先的光纤研究实验室之一,也是 OFS 的研究机构,在该领域开展了重大工作。的发展 微结构光纤 (MOF) 是这项工作的成果之一。 OFS 实验室创建的 MOF 是一类新的光纤,与传统光纤有很大的不同。

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内置传感器的光纤在人体内部监测后会溶解

在人体内放置传感器可以帮助研究人员和医生了解和治疗各种疾病。然而,虽然植入传感设备可能是例行公事,但让它在体内停留足够长的时间以执行其工作然后安全地移除是一个完全不同的重大挑战。

现在,一组意大利和希腊研究人员已经在可溶解光纤内部嵌入了光纤布拉格光栅,这是一种反射某些光波长并可用作传感器的设备。这项新技术可以长期监测各种器官的生物力学和化学特性以及体内解剖特征。

放置在光纤中的光纤布拉格光栅通常用于测量施加在桥梁、商业客机机翼和其他需要详细实时监控的区域上的应力。新开发的光纤布拉格光栅能够分解,类似于可吸收缝合线,并且由于它们已嵌入同样可生物吸收的光纤中,因此它们应该可以安全地在体内使用。理想情况下,它们会被植入体内,留在体内进行感应,最终完全消失而无需移除。 (更多的…)

光纤探针可能胜过活检以测量肌肉健康

一种用于评估肌肉健康的新光纤技术可以消除对疼痛肌肉活检的需要。为了诊断肌肉紊乱、疾病或感染,医生通常必须提取组织样本。然而,这些活组织检查可能非常痛苦且难以执行。

一个故事在 医疗随心所欲 报道称,芝加哥康复研究所 (RIC) 的研究人员开发了一种侵入性较小的替代方案,该替代方案使用细光纤探头快速扫描和测量肌肉组织的健康状况。而且,该团队现在首次在活体肌肉上测试了该系统。

要阅读文章,请转到 这里。 要访问完整的报告 生物物理医学, 用 这个链接。 有关医疗器械 OFS 光纤解决方案的信息,请点击 这里。

光纤照亮大脑活动

医学成像面临其呈现模式固有的局限性。虽然计算机模型和虚拟现实比 2D 描述更有效,但结果仍然是计算机屏幕上的静止图像。即使使用立体技术,用户可视化结果的能力也取决于使用键盘或鼠标来解释模型。并且,借助 4D 实验医学数据(如 MRI),对象可以显示为计算机动画或静态图片。

最近 生物光子学 Thomas Britton 和 OFS 的 Jaehan Kim 撰写的文章展示了配备光纤的 3D 打印大脑模型如何帮助临床医生和患者可视化大脑功能活动,同时避免 4D 神经成像技术的缺点。

要访问完整的文章,请单击 这里。

OFS 在 BIOS/Photonics West 推出新型形状传感器光纤

OFS 将展示其新的 形状传感器光纤 2017 年 1 月 28 日至 2 月 2 日在旧金山举行的 BIOS/Photonics West 博览会上。

为了制造形状传感器光纤,OFS 开发了一个技术平台来生产具有连续光纤布拉格光栅 (FBG) 的高质量绞合多芯光纤。这种带有 FBG 的光纤在整个光纤长度上提供稳定和良好的信噪比,并且易于客户使用。该制造平台还允许 OFS 定制和优化光纤,以更经济地满足各种客户需求。此外,OFS 还提供低背反射远端端接、多核连接和扇出,以支持客户需求。

许多医疗器械公司正在开发具有形状传感技术的尖端内窥镜、导管和其他设备,以提高患者护理质量。通过将光纤嵌入或表面连接到手术工具或其他设备,技术人员可以在显示屏上计算和重建器械的 3D 形状。通过允许用户监控仪器的确切形状和位置,医生可以进行微创手术 (MIS) 或治疗,这通常会缩短恢复时间、减少疼痛和创伤、降低感染率和缩短住院时间。

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OCT 成像改善经皮冠状动脉介入治疗

在最近的一项研究中,来自 Jean Minjoz 大学医院(法国 Besacon)的研究人员证明,光学相干断层扫描 (OCT) 成像可以更容易地显示接受经皮冠状动脉介入治疗 (PCI) 的患者的冠状动脉,并且与标准血管造影引导的 PCI。

该研究发现,除了仅通过血管造影获得的信息之外,OCT 还提供了有用的附加信息,并直接影响了医生的决策。事实上,在一半的案例中,OCT 的使用导致了程序策略的改变。

在心脏病学中,OCT 的使用涉及将微型光纤导管引入冠状动脉,以检查血管大小、病变特征以及支架定位和扩张。 OCT 还用于眼科以评估黄斑变性、青光眼和其他眼部疾病的进展。

要访问研究的详细信息,请访问 这里 并且 这里。

光纤带来新的医疗应用

高质量石英光纤的物理特性使其成为广泛用途的自然选择,包括医疗行业的许多用途。例如,光纤可以为设备、手术和仪器应用中的光或数据传输提供非常紧凑、灵活的导管。

但是,用户必须谨慎选择正确的 光纤 以避免产品设计和发布的延迟以及开发成本的增加。最近 医疗设计简介 OFS 的 Jaehan Kim 和 Jonathan Loft 撰写的文章探讨了可用于该市场的各种纤维。要访问这篇文章,请转到 这里。

暖气打开了

光纤在恶劣环境中的商业应用不断增长。这些应用包括在高温下进行消毒的医疗探头,以及暴露在极热和极冷环境中的油气管道和井中的分布式传感器。为了成功使用这些光纤,研究人员和制造商必须解决最恶劣条件下的光纤性能和可靠性问题。

然而,目前新利18APP硅基光纤强度和可靠性的理论和知识几乎完全基于在光通信环境中进行的实验。此外,这些测试仅使用了相对较窄的温度范围。为了在极端环境中使用,光纤开发人员和用户需要新的数据和信息。

在 OFS Specialty Photonics 最近的一份白皮书中,研究人员描述了一种测试光纤在高温下的拉伸强度的设置。本文还报告了在不同时间间隔内在升高的温度下对聚酰亚胺涂层光纤进行的动态拉伸强度测试的初步结果。

要了解更多信息并访问本白皮书, 点击这里。