钬激光器
什么是钬激光器？
Ho:YAG（或钬）激光器是一种高功率、固态、近红外光源，可通过光纤传输。 这些特性使其成为泌尿科、骨科、妇科、牙科等外科应用的常用工具。
Ho:YAG（钬）激光器广泛用于外科应用，看看这张图就知道为什么了。 该图显示了它的三个不同之处。 其一，水在可见光和红外光谱区域对光的吸收（蓝色曲线）。 其二，熔融石英透射的波长范围（绿色区域）。 其三，几种不同高功率激光器的输出波长。
所有活组织基本上都是水。 因此，水吸收特定波长的激光越多，激光加热和去除组织的效率就越高。
熔融石英是用于制造光纤的材料。 具有由熔融石英传输的输出波长的激光器可以通过光纤传输。 这是一种非常有利的手术方式。
因此，用于光纤传输外科手术的理想激光器的波长可以很好地被水吸收，并且也在熔融石英传输范围之内。 目前，实际上只有两种激光器符合这些标准， 即，钬激光器和掺铥光纤激光器 (TFL)。 水吸收率在波长为 1000 nm 左右时相对较低，这使得 Nd:YAG 和光纤激光器作为外科源的用处不大。
钬激光器是几十年前开发出来的，现在已经成为许多医疗应用的既定源。 实际上，TFL 在输出特性、实用特性和成本方面比钬激光器具有更理想的特性。 但它是一项较新的技术，还需要一些时间才能完成成为主流手术源所需的研究和监管批准。 因此，目前钬激光器仍占主导地位。
Er:YAG（铒）和二氧化碳激光器的红外波长较长，这意味着它们不能通过光纤传输。 这限制了它们用于手术的方式，尽管它们都广泛用于医疗应用，尤其适用于牙科和皮肤科。
Ho:YAG 激光器结构和特性
Ho:YAG 是掺有钬 (Ho3+) 离子的钇铝石榴石晶体的缩写。 Ho:YAG 可用于构建输出为 2.1 µm 的固态脉冲激光器。
常见的半导体激光器在 Ho:YAG 的 1.9 µm 主吸收带没有输出，因此，这些激光器通常由闪光灯泵浦。 Ho:YAG 激光谐振器采用典型的闪光灯泵浦激光器配置，如示意图所示。 闪光灯发出的光会聚焦到激光晶体中。 它们提供能量，然后晶体产生激光脉冲。
市售的 Ho:YAG 激光器的（平均）输出功率在大约 20 W 到 150 W 之间。由于利用宽带（闪光灯）源泵浦激光晶体的效率低下，这些激光器相对耗电，也会产生相当多的废热。 因此，它们通常需要 230 V 电源和水冷。
Ho:YAG 激光器的脉冲特性可以通过改变闪光灯的操作方式来改变。 这为外科医生提供了灵活性，使其能够准确控制激光器与组织相互作用的方式。
市售产品种类繁多，加上给定 Ho:YAG 激光器可以在其上运行的大参数空间，使这些光源能够支持各种各样的医疗应用。 因此，它们通常被称为“激光器中的瑞士军刀”。下文概述了 Ho:YAG 激光器的一些重要的外科应用。
激光碎石术
激光碎石术是 Ho:YAG 激光器的主要应用之一。 在这里，激光器用于打碎滞留在尿路某处的肾结石。 从实现的结果来看，激光碎石术通常比冲击波碎石术、输尿管镜检查或经皮肾镜取石术 (PCNL) 等替代方法更好。
激光碎石术通常与输尿管镜检查结合使用。 输尿管镜是一根又长又细的柔性管，可以直接插入尿道，然后通过膀胱一直引导到输尿管。 输尿管镜包含一个照明源和一些成像光学器件，以便外科医生使用其进行引导操作并查看结石。
在碎石术中，将光纤插入输尿管镜。 Ho:YAG 激光器聚焦到光纤，并通过它传送到结石上。 激光被结石吸收，以将其打碎。
在碎石术中，通过改变 Ho:YAG 激光器的输出参数（重复频率、脉冲能量和脉冲持续时间），外科医生可以采用多种方法去除结石。 例如，在较高的重复频率下使用较低的脉冲能量通常会产生“粉末化”（产生亚毫米大小的结石碎片）。 这样即可将石头打碎成足够小的碎片以便其自行排出。
在较低的重复频率下使用较高的脉冲能量会产生较大的碎片。 这种方法称为“提取碎片”，外科医生随后使用输尿管镜上的收集篮去除这些较大的碎片。
前列腺手术
良性前列腺增生 (BPH) 是前列腺肥大的医学术语。 这会引起刺激和排尿困难。 大约一半的男性在 60 岁时会患有不同程度的 BPH。
两种广泛应用的 BPH 手术治疗方法是钬激光前列腺消融术 (HoLAP) 和钬激光前列腺摘除术 (HoLEP)。 这两种手术都是用电切镜进行的，即，将电切镜引入尿道。 电切镜是一根又长又细的管子，它包括观察光学元件和水流通道。 此外，它还允许插入光纤，以将激光束传输到手术部位。
在 HoLAP 中，激光用于消融组织并减小前列腺的大小。 移除的组织会蒸发掉，也就是说，病理学家无法进行后续分析。 这意味着，该手术不能用于对前列腺组织进行活检以进行癌症筛查。
相比之下，HoLEP 使用不同的光纤传输配置，使外科医生能够从前列腺上切下更大的碎片（去核）。 使用电切镜将该去核组织推入膀胱。 在手术结束时，将提取这些碎片，以便进行后续分析。
由于 HoLAP 利用的激光能量穿透深度更小，因此其去除给定数量的组织要比 HoLEP 花费更多的时间。 但本质上，HoLAP 这种手术方法不流血，其实现的效果非常好，恢复时间更快。 HoLEP 可用于治疗较大尺寸的前列腺，此外还可以为病理分析提供组织提取的好处。
骨科手术
Ho:YAG 激光器用于许多不同的骨科手术。 通常，这些手术都是利用关节镜进行的。 关节镜是另一种外科手术器械，由一根又长又细的硬管组成，其中包含观察光学元件和照明源。 此外，它还可以容纳光纤，使激光束能够传送到手术部位。
关节镜通过一个小切口进入体内。 外科医生定位需要治疗的区域，通常使用钬激光器汽化组织并纠正问题。 这使其成为一种微创手术，可加速患者后期康复，并尽可能降低其不适感。
其中一个例子是激光椎间盘切除术。 这里进行手术的目的是为了减少椎间盘突出。 具体而言，部分椎间盘突出，压迫脊神经，引起疼痛或麻木。 激光器用于直接汽化突出的区域。
激光辅助关节镜手术也用于治疗各种关节（例如膝盖、脚踝和肩膀）疾病。 具体来说，它可以去除疤痕组织和骨质病变，蒸发关节内的疏松物质等等。
Coherent是一家完全垂直整合的 Ho:YAG 和其他激光晶体制造商。 我们能够为钬医用激光制造商提供广泛的晶体生长能力、持续尽可能减少吸收的计量、涂层设施、内部激光器损伤测试和光机械组件的生产。