鈥激光光路系統(tǒng)原理與維修方法

黃振，羅宏

湖北文理學(xué)院附屬襄陽(yáng)市中心醫(yī)院設(shè)備處，湖北 襄陽(yáng) 441021

0 前言

鈥激光是20世紀(jì)末出現(xiàn)的高新技術(shù)，是目前最先進(jìn)的體內(nèi)碎石設(shè)備。它是一種固態(tài)激光，工作遞質(zhì)為鈥-釔-鋁石榴石（Ho:YAG），是利用氪閃爍光源激活摻雜在釔-鋁石榴石晶體中的稀有元素鈥而產(chǎn)生的脈沖式近紅外線激光，波長(zhǎng)為2100 nm。鈥激光可用200~600 μm石英光纖傳輸，因此可通過(guò)內(nèi)鏡通道到達(dá)結(jié)石部位，在直視下直接將結(jié)石粉碎[1-2]。碎石過(guò)程中，結(jié)石表面的水和結(jié)石中的水吸收鈥激光的能量后汽化形成小球，汽化小球隨后裂解所形成的沖擊波產(chǎn)生二次壓力，使結(jié)石粉碎。鈥激光碎石技術(shù)具有切割、汽化、止血的功效，能粉碎堅(jiān)硬的泌尿性結(jié)石，不傷害機(jī)體軟組織，單次手術(shù)結(jié)石粉碎率＞99%。鈥激光碎石具有不開(kāi)刀、痛苦小、成功率高、恢復(fù)快、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。

目前Ho:YAG激光系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一定數(shù)量的應(yīng)用，但因相關(guān)資料少，維修有一定的難度。現(xiàn)就美國(guó)科醫(yī)人公司的PowerSuite 60 W激光系統(tǒng)為例，對(duì)常見(jiàn)故障中的光學(xué)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，并提出解決的方法。

1 鈥激光光學(xué)系統(tǒng)工作原理

Ho:YAG激光是在激光發(fā)生器中產(chǎn)生。Ho:YAG激光晶體與泵浦燈(氙燈)同置于—個(gè)聚光腔內(nèi)，當(dāng)觸發(fā)電路提供一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，由交流220 V變壓而成的高壓通過(guò)電容儲(chǔ)能模塊向氙燈提供能量，將氙燈的光能量充分耦合到Ho:YAG激光晶體棒上，使工作物質(zhì)完成粒子反轉(zhuǎn)，晶體受激發(fā)產(chǎn)生輻射在全反鏡與輸出耦合鏡間形成振蕩，部分能量由輸出鏡輸出，形成波長(zhǎng)為2100 nm的激光輸出，通過(guò)反射經(jīng)過(guò)聚焦鏡、防護(hù)鏡，經(jīng)過(guò)光纖傳輸，直接作用于病灶[5]。

2 故障現(xiàn)象

機(jī)器開(kāi)機(jī)自檢時(shí)出現(xiàn)故障報(bào)警：“maximum available Ho:YAG pulse rate reduced to 25 Hz; maximum available Ho:YAG power reduced to 30 watts”，即最大有效脈沖頻率低至25 Hz，最大有效功率低至30 W。忽略此故障后機(jī)器能使用，但對(duì)硬度大的結(jié)石粉碎效果差、耗時(shí)長(zhǎng)，影響手術(shù)效果。

3 故障分析與排查

碰到此類(lèi)故障時(shí)，可能是光路問(wèn)題，也可能是其中一路激光發(fā)生器停止工作，但絕大部分是由于光路系統(tǒng)中的激光透射與反射鏡打壞造成自檢功率不達(dá)標(biāo)。因此重點(diǎn)檢查激光光路。該機(jī)有3路激光，每路激光功率30 W[6]。每路在機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)兩次10°左右的反射，一次公共旋轉(zhuǎn)反射，兩次90°反射，然后通過(guò)保護(hù)鏡片，經(jīng)光纖輸出。因自檢報(bào)功率衰減到30 W，而不是更多或全部衰減，很大的可能是因?yàn)槠渲幸宦芳す猹?dú)立反射部分光學(xué)鏡片打壞，造成功率輸出不足。

打開(kāi)位于主機(jī)最上方的機(jī)殼內(nèi)的激光組件工作腔，仔細(xì)觀察每路獨(dú)立光學(xué)反射鏡，發(fā)現(xiàn)其中一路第二次反射鏡片上出現(xiàn)斑點(diǎn)，斑點(diǎn)直徑約1 mm。另外觀察其余幾路獨(dú)立反射鏡，公共反射鏡，鏡面良好。觀察結(jié)果與分析情況相吻合。

4 故障處理

準(zhǔn)備反射鏡片1枚（用于更換燒壞鏡片），內(nèi)六角扳手(主要用于更換與調(diào)整鏡片)，白紙1張（用于測(cè)試光標(biāo)形狀），維修光纖（長(zhǎng)度約30 cm），紅色記號(hào)筆（用于涂抹維修光纖輸入截面，便于觀察光斑直徑），專(zhuān)用放大鏡（用于觀察維修光纖涂紅的截面圖形），塑料手套1副（在拿新鏡片時(shí)使用，防止汗液等粘在鏡片上）。

首先定位，用記號(hào)筆細(xì)端做記號(hào)，定位鏡片位置，便于新鏡片的安裝定位。然后用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q開(kāi)鏡片鎖緊螺絲，取下舊鏡片，帶手套換上新鏡片，接著固定。更換鏡片時(shí)注意鏡片上的方向標(biāo)識(shí)，不要將方向裝反。

將機(jī)器前電路板上的維修開(kāi)關(guān)打開(kāi)，開(kāi)機(jī)并進(jìn)入維修菜單，單獨(dú)對(duì)該路激光進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。取白紙放于第3次反射后端，踩下腳踏開(kāi)關(guān)，觀察白紙上的光斑形狀。光斑為橢圓形時(shí)需調(diào)整反射鏡片上的3個(gè)調(diào)整螺絲，反復(fù)幾次后，使光斑達(dá)到圓形。

最后在機(jī)外光纖輸出接口接上維修光纖，此時(shí)維修光纖截面應(yīng)涂紅，踩下腳踏輸出激光，再取下維修光纖，用放大鏡觀察截面紅涂料汽化情況，光斑為圓形時(shí)證明光路調(diào)整到位，可緊固螺絲。否則需在重復(fù)以上步驟，重調(diào)光路。

光斑效果達(dá)到要求后，進(jìn)入維修界面對(duì)激光重新進(jìn)行定標(biāo)，使輸出功率與屏幕顯示輸出功率相匹配。所有工作完成后切換到正常模式。裝配完成后，開(kāi)機(jī)自檢，進(jìn)入正常工作模式，激光功率正常，故障排除。

5 總結(jié)

根據(jù)鏡片損壞情況，分析主要是空氣中有灰塵或水汽落于鏡片上，造成激光通過(guò)時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而燒壞鏡片鍍膜層。因此必須保證設(shè)備工作環(huán)境要潔凈，濕度要控制適中。在維修完成后，關(guān)機(jī)蓋時(shí)注意防塵防潮，注意機(jī)蓋的密封性，防止灰塵和水汽在維修后進(jìn)入。

因激光屬于高能光線，能對(duì)皮膚和眼睛造成傷害。因此在維修過(guò)程中最好佩戴眼鏡，避免直視激光，避免將手放到光路中。

[1]劉月月,杜昱鏗.淺談鈥激光碎石的原理及護(hù)理工作[J].醫(yī)學(xué)信息,2009,(9):165.

[2]李明,何華,萬(wàn)恩明,等.組合式輸尿管軟鏡鈥激光治療上尿路結(jié)石57例報(bào)道[J].中國(guó)微創(chuàng)外科雜志,2014,14(2):140-142.

[3]雷磊.關(guān)于鈥激光的工作原理及維修數(shù)例[A].2013中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)第十四次學(xué)術(shù)年會(huì)[C].2013.

[4]朱旭峰.鈥激光系統(tǒng)工作原理及保養(yǎng)維護(hù)[J].醫(yī)療裝備,2013,26(3):85-86.

[5]郭俊方.鈥激光HLM-1-30A的原理及維修[J].醫(yī)療裝備,2013,26(8):97.

[6]張平,袁丹江.鈥激光臨床應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)控制[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2013,28(4):87-89.