用于高精度骨科手术的飞秒激光

摘要： 超短脉冲激光微加工技术在骨组织清洁、安全的外科治疗方面展现出巨大潜力。然而，由于实验方法差异悬殊且常在非手术相关条件下（如干燥骨、离体骨）进行研究，导致性能对比和"最佳实践"的建立面临困难。本研究采用飞秒（fs）脉冲激光系统（脉宽τ=140飞秒，重复频率=1kHz，波长λ=800nm），基于激光微加工标准参数（烧蚀阈值、累积效应、烧蚀速率、材料内部焦点深度影响及热影响区HAZ），对新鲜获取的牛骨与绵羊骨皮质进行了全面飞秒激光显微外科研究。研究发现三个对未来手术室应用具有重要意义的积极因素：（1）材料去除过程对焦点深度相对不敏感，优异性能无需极端深度精度控制；（2）新鲜骨组织的飞秒激光烧蚀几乎不产生累积效应，同一区域多次照射可保持恒定材料移除量；（3）在宽泛参数范围内均可轻松实现宏观与微观尺度上热损伤与冲击损伤的完全避免。这些结果表明，采用手持式或机器人操作的飞秒激光微加工光纤平台具有高度可行性。