激光手术刀焦点刀刃部分功率密度最大

波长10.0微米的二氧化碳激光(远红外线)照射生物体时，其能量一部分经表面反射，大部为组织吸收转换为热能，这种波长的光在组织内散射极微少。

二氧化碳激光集束性大者，直径最大在10~15毫米以下的圆面积内含50~100瓦能量，在原功率密度很高的情况下，激光手术刀再用透镜聚光使直径为0.1~0.5~1.0毫米的光点用于组织切开。从式(2)看山功率密度与焦点半径的乘方成反比的增大，所以激光手术刀焦点即刀刃部分功率密度最大。

例如直径10毫米，功率100瓦的二氧化碳激光，聚光后变直径为0.5毫米时，功率密度从(2)式可以算出达509.6兆瓦/立方米，从(4)式可以看到能增强400倍。二氧化碳激光手术刀焦点直径为1毫米以下，功率50~100瓦，其功率密度则达每平方米数百兆瓦。激光切开所需光密度为数百瓦至数千瓦乃至十几千瓦。

二氧化碳激光手术刀功率非常大，光斑直径很小，故功率密度甚大，与远红外线热功率相当，在短时间内可获得切开组织所需的高温。

二氧化碳激光切开所需温度在100摄氏度(水沸点)与300摄氏度(组织燃烧温度)之间，从式

(3)可知为100-BT(体温)及3O0一BT，据计算在秒以下的短时间内可达此温度。超越组织温度的沸点、燃烧点就会产生汽化，细胞内压及组织内压急速上升，从而产生微爆，照射部位的组织被急速消灭。激光手术刀切开是聚焦激光束的焦点照射，焦点也就是手术刀的刀刃，将此焦点连续移动就可以呈线状连续切开。功率密度小、汽化不充分时，在焦点周边部的组织产生热凝固坏死，残存于切开创缘，以后形成痴皮后脱落。

二氧化碳激光手术刀切开的的能量落差很大，距切开线5毫来处温度上升仅2~3摄氏度,不可能获得非常锐利的切开缘，术后组织层分开距离最大为1.5~1.20毫米，通常0.5~1.0毫米。因离开焦点的能量密度急剧下降，故容易控制切开的深度。

二氧化碳激光手术刀用透镜聚光，要使用Ge(锗)、Ir等红外线透过率与屈光度高的凸镜，其焦距可根据需要更换。用长焦距透镜(F:100~500毫米)可使刀头远离手术区，适于深部手术。此时焦点直径稍大，功率密度低，焦点深度较深者容易使用。

短焦距透镜(F：10-30毫米)焦径小，功率密度高，可获理论上的“刃”但焦点深度浅、距离稍大于焦点深度时，便产生能量差，不易使用，深部手术也不适用。手术区的深度、方向、目的不同可选择不同的光学透镜交替使用，可考虑用可变焦距的透镜。作者认为用固定透镜时，最常使用其固定热点在标准透镜中F值应是50~100毫米。

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