【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于手术器械领域，尤其涉及一种医疗激光侧射消融手术器械及设计方法。
技术介绍
1、以光纤作为主要激光导入介质的消融手术器械已经在医疗激光微创消融手术中得到了应用。由于基于这种器械的手术方法在诸如尿路结石等疾病的治疗中具有多种优势，因此，可以为一些疾病的传统手术治疗提供一种有效的替代方法。这种消融手术器械主要包括直射和侧射两种类型。其中，侧射消融手术器械可满足实际中特殊的术式需求，使导入的激光实现相对于光纤轴向的侧向输出，从而克服直射消融器械的一些局限。由于激光侧射消融手术器械具有特殊的应用价值，因此，发展这种手术器械技术具有重要意义。
2、器械的侧射出光端是整个器械的关键部件之一，其性能参数直接影响对出射光场的精确控制。目前，已经提出的在光纤出光端实现侧向导光的技术主要包括加微反射镜以及研磨斜面形成反射镜等方法。其中，采用直接在光纤端面研磨一个微斜面形成反射镜的方法，由于其具有结构紧凑、加工简单、成本低等优点，因此，在侧射消融手术器械技术中被广泛应用。然而，目前对这种侧射光场技术的实际出射光场范围的定量分析还有待于进一步深入，特别是实际光场与特定出光端结构的相对位置关系还有待于进一步精确掌控以提升最终的光场出射精度。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术提出了一种医疗激光侧射消融手术器械及设计方法，针对特定的侧向出光端结构，通过分析光纤线末端斜面倾斜角度的整个理论变化范围内的光场特性，提出了侧向出射光场的计算方法，从而为出光端的结构设计提供了理论依据
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种医疗激光侧射消融手术器械，包括光纤连接器、软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤和出光端；所述光纤连接器出光口通过软套管包被光纤连接手柄一端，手柄另一端通过硬套管包被光纤连接出光端；激光由光纤连接器入射端进入，依次经过软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤，最终由出光端的出光窗口侧射输出；
4、所述硬套管包被光纤包括由光纤纤芯及其包层组成的光纤线、套设在所述光纤线外围的金属管一、金属管二和塑料管；所述光纤线贯穿金属管一，光纤线末端研磨为斜面；塑料管包覆在金属管一外层且塑料管长度小于金属管一长度，金属管一和塑料管构成硬套管；所述金属管一末端外层套设金属管二，所述金属管二末端超出金属管一末端形成扩口结构，所述出光端接入光纤线且由所述扩口结构固定；所述出光端侧壁设有出光窗口，所述出光窗口位于光纤线末端斜面结构的锐角侧。
5、优选地，所述手柄为分体式可拆卸结构，包括抗弯曲部件、手柄近身部件和手柄远身部件；所述抗弯曲部件为带光纤通道的卡扣结构，手柄远身部件为带光纤通道的阶梯轴结构，抗弯曲部件和手柄远身部件的光纤通道通过手柄近身部件连通；
6、所述手柄近身部件内部设有贯穿前后两端的阶梯通道，抗弯曲部件的卡扣连接端穿过手柄近身部件阶梯通道中的小口径通道实现卡扣式连接，手柄远身部件的小直径端伸入手柄近身部件阶梯通道中的大口径内部实现螺纹连接；所述软套管包被光纤中的软套管与抗弯曲部件的非卡扣连接端粘结固定，硬套管包被光纤依次贯穿抗弯曲部件和手柄远身部件内部的光纤通道。
7、优选地，所述手柄远身部件的小直径端内的光纤通道加宽为大口径朝外、小口径朝内的阶梯通道结构，位于手柄远身部件阶梯通道结构内的硬套管包被光纤的硬套管管壁设有排气孔。
8、优选地，所述软套管包被光纤和硬套管包被光纤共用同一根光纤线，所述软套管包被光纤是通过在所述光纤线外围套设软材料后得到的。
9、优选地，所述光纤线末端斜面的倾斜角度的取值范围为(α2,α6)，其中：
10、α2＝π/2-arcsin(1/n1)/2-arcsin(n2/n1)/2
11、α6＝arcsin(1/n1)/2+arcsin(n2/n1)/2
12、其中，n1和n2分别为光纤纤芯和包层的折射率，α2和α6分别为光纤线末端斜面的倾斜角度范围的临界值。
13、优选地，所述出光端包括u形石英管和u形金属管三，所述石英管套设在光纤线末端且由所述的扩口结构定位，金属管三套设在石英管外层并固定在硬套管包被光纤末端，金属管三周向侧壁设有出光窗口。
14、上述的医疗激光侧射消融手术器械的设计方法，所述设计方法包括出光窗口尺寸设计，步骤如下：
15、(1)定义光纤纤芯中轴线与末端斜面的交点为o点，根据光纤纤芯和包层的折射率确定光纤线中传输的光线相对于光纤中轴线的最大夹角；
16、(2)当光纤纤芯中的光入射到斜面时，对于最大夹角处的上边沿光线，根据反射和折射定律，得到出光窗口在靠近金属管三末端的开口最大边沿相对于o点的临界偏离量计算式；同理，对于最大夹角处的下边沿光线，得到出光窗口在远离金属管三末端的开口最大边沿相对于o点的临界偏离量计算式；
17、(3)引入光纤线末端斜面的倾斜角度加工误差，对步骤(2)中的临界偏离量计算式进行修正，根据修正结果计算实际临界偏离量；
18、(4)根据实际临界偏离量尺寸设计出光窗口。
19、优选地，修正后的出光窗口在靠近、远离金属管三末端的开口最大边沿相对于o点的临界偏离量计算式为：
20、
21、
22、l1max＝d1/(2tgα)+(d2-d1)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)+2α]/n2})/2
23、+(d3-d2)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)+2α]/n3})/2
24、+(d4-d3)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)+2α]})/2
25、l2max＝d1/(2tgα)-d1tg[arcsin(n2/n1)-2α]
26、-(d2-d1)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)-2α]/n2})/2
27、-(d3-d2)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)-2α]/n3})/2
28、-(d4-d3)tg(arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)-2α]})/2
29、
30、θ8＝arcsin{n1sin[arcsin(n2/n1)+2α]}
31、α2＝π/2-arcsin(1/n1)/2-arcsin(n2/n1)/2
32、α4＝arcsin(n2/n1)/2
33、α5＝π/2-arcsin(n2/n1)/2
34、α6＝arcsin(1/n1)/2+arcsin(n2/n1)/2
35、其中，d1′和d2′分别为修正后的出光窗口在靠近、远离金属管三末端的开口最大边沿相对于o点的临界偏离量，n1和n2分别为光纤纤芯和包层的折射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，包括光纤连接器、软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤和出光端；所述光纤连接器出光口通过软套管包被光纤连接手柄一端，手柄另一端通过硬套管包被光纤连接出光端；激光由光纤连接器入射端进入，依次经过软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤，最终由出光端的出光窗口侧射输出；
2.根据权利要求1所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述手柄为分体式可拆卸结构，包括抗弯曲部件、手柄近身部件和手柄远身部件；所述抗弯曲部件为带光纤通道的卡扣结构，手柄远身部件为带光纤通道的阶梯轴结构，抗弯曲部件和手柄远身部件的光纤通道通过手柄近身部件连通；
3.根据权利要求2所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述手柄远身部件的小直径端内的光纤通道加宽为大口径朝外、小口径朝内的阶梯通道结构，位于手柄远身部件阶梯通道结构内的硬套管包被光纤的硬套管管壁设有排气孔。
4.根据权利要求1或2所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述软套管包被光纤和硬套管包被光纤共用同一根光纤线，所述软套管包被光纤是通过在所述光纤线外围套设软材
5.根据权利要求1所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述光纤线末端斜面的倾斜角度的取值范围为(α2,α6)，其中：
6.根据权利要求1所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述出光端包括U形石英管和U形金属管三，所述石英管套设在光纤线末端且由所述的扩口结构定位，金属管三套设在石英管外层并固定在硬套管包被光纤末端，金属管三周向侧壁设有出光窗口。
7.一种权利要求6所述的医疗激光侧射消融手术器械的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括出光窗口尺寸设计，步骤如下：
8.根据权利要求7所述的医疗激光侧射消融手术器械的设计方法，其特征在于，修正后的出光窗口在靠近、远离金属管三末端的开口最大边沿相对于O点的临界偏离量计算式为：
9.根据权利要求8所述的医疗激光侧射消融手术器械的设计方法，其特征在于，修正后的出光窗口左右边缘的实际临界距离表示为：
10.根据权利要求7所述的医疗激光侧射消融手术器械的设计方法，其特征在于，所述光纤线末端斜面的倾斜角度同时满足避免光入射到包层斜面条件、斜面全反射条件，分别为：
...【技术特征摘要】
1.一种医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，包括光纤连接器、软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤和出光端；所述光纤连接器出光口通过软套管包被光纤连接手柄一端，手柄另一端通过硬套管包被光纤连接出光端；激光由光纤连接器入射端进入，依次经过软套管包被光纤、手柄、硬套管包被光纤，最终由出光端的出光窗口侧射输出；
2.根据权利要求1所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述手柄为分体式可拆卸结构，包括抗弯曲部件、手柄近身部件和手柄远身部件；所述抗弯曲部件为带光纤通道的卡扣结构，手柄远身部件为带光纤通道的阶梯轴结构，抗弯曲部件和手柄远身部件的光纤通道通过手柄近身部件连通；
3.根据权利要求2所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述手柄远身部件的小直径端内的光纤通道加宽为大口径朝外、小口径朝内的阶梯通道结构，位于手柄远身部件阶梯通道结构内的硬套管包被光纤的硬套管管壁设有排气孔。
4.根据权利要求1或2所述的医疗激光侧射消融手术器械，其特征在于，所述软套管包被光纤和硬套管包被光纤共用同一根光纤线，所述软套管包被光纤是通过在所述光纤线外围套设软材料后得...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。