生物组织激光焊接研究现状概况
时间:2023-03-18 15:57 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
近些年,随着科学技术不断进步,针对伤口愈合的方法的研究也在随之进行,并取得了诸多成果。减少缝合时间的机械式吻合器和组织粘合剂等,缝合器械也向微创化、自动化方向迈进[5]。1979年,Jain率先提出微细血管修复的激光焊接技术[6]。自此无论国外还是国内,激光辅助微血管吻合手术越来越多地进行于实验组织模型中,如血管、皮肤、神经、肠、胆小管、脉管和输卵管等,同时在一些临床手术中也取得了成功。87869 1 国外研究概况 在激光焊接生物组织动物试验以及临床应用方面,早在上世纪七十年代末,Jain 和 Gorisch 等人首度报道了利用 Nd:YAG 激光成功对大鼠的颈动脉和股动脉血管进行对接实验,此后,有关激光对各种组织模型,例如血管、皮肤、神经、肠道等的焊接效果的研究源源不断[7]。论文网 1985年Pribil等[8]采用石英光纤将氩离子激光(功率密度200~600W/cm2,光斑直径0。2~0。4mm)输出,在外科手术显微镜等医疗器械的辅助下实施动脉端吻合手术,每处组织的激光辐照时间控制在20s内,得到了良好的吻合效果。以色列科学家采取智能激光焊接活体生物组织,其智能性在于可以根据组织温度自动调节参数,组织切口虽有吻合但强度较低[9]。CO2,Ho:YAG 等红外激光被水强烈吸收,能够直接在组织表面(2~20μm)产生热沉积将组织融合,应用于组织焊接已经有几十年了。但是,其缺点是当激光功率大、照射时间长时会对表面组织造成不必要的热损伤,只适合于薄层组织伤口焊接[10]。随着半导体和光纤激光的兴起,另有学者将目标转向其他类型的激光源。Fried 等 [11]选用组织穿透力强的 Nd:YAG 激光进行皮肤焊接,能够在深层组织产生适当热量以达到深层伤口缝合效果。在激光总输出能量一定情况下,Tabakoglu等[12]采用980nm的半导体激光比较200W/cm2 和16。6W/cm2两种功率密度功率对组织切口愈合效果的影响,发现尽管前者比后者愈合速率更快,但后者比前者的热损伤面积更小、抗拉强度更高、愈合更优。Nourbakhsh 等[13]采用半导体激光对离体羊皮肤进行激光扫描焊接,实验发现焊接后皮肤抗拉强度与激光功率扫描次数成正比关系,但随着扫描速度增大而减小。Rebecca等[14]采用1070nm的连续光纤激光器对猪皮肤进行辐照试验,研究了从0。6~9。5cm范围内6个不同光斑直径的激光引起热损伤阈值下的持续时间行为,结果表明光斑直径大于2。5cm时,激光对皮肤的作用时间超过10s,才有较显著的效应。 以上实验选用的都是连续激光,而随着脉冲激光的成熟发展与应用,国外开始将纳秒、皮秒甚至飞秒激光器运用于生物组织的焊接。Dadpay等[15]试验发现80Hz的脉冲激光相比于连续激光对生物组织具有更好焊接效果,且愈合时间更快,但其具体机理尚不明确,有待继续探讨。Alfano等[16]采用了近红外线(800~2700nm)的皮秒和飞秒激光器对豚鼠成功进行了皮肤切口焊接,几乎全部愈合且无炎症反应,进一步说明脉冲模式激光焊接的优越性,Alfano在其实验中还测试了水、胶原蛋白和弹性蛋白等皮肤组分对近红外段脉冲激光的吸收率,发现组织对脉冲激光的吸收率与对连续激光的吸收率有一定差异。 在生物组织的激光焊接前期,切口抗拉强度略低,那么在无缝线的支持拉拢下,易引起切口的开裂。为解决此问题,研究人员选用既可与组织成分(如蛋白)生物相容,又可增强激光吸收的强化染料和助焊剂,以提高焊接接头的抗张强度。Kirsch等[17]在实验中发现利用ICG/白蛋白辅助皮肤的激光焊接时,ICG/白蛋白温度达到了101。1℃,而表皮和皮下层温度才分别为69。9℃和65℃,另外该强化染料还具有减少热损伤面积的作用。Nourbakhsh等[18]采用一种新型SiO2/Au 纳米壳材料,掺杂于ICG或牛血清白蛋白(BSA)中,相比ICG和BSA等染料,具有对激光更高的吸收率,更低的热损伤面积,但该材料制作工艺繁杂,投入偏高。Rossi等[19]采用ICG强化810nm激光对新西兰兔微细血管进行修复,焊接后的血管修复良好、无出血现象、炎症反应轻。2013年有报道显示,美国科研人员采用含等离子纳米材料作为添加剂,在激光作用下焊接患者的术后伤口,尝试替代常规针线缝合方法。为深入探讨该方法的机理,他们用相同方法在猪肠道进行了焊接测试,发现有一种较结实的液密封条结构形成,兼具一定弹性及避免有害细菌感染的特性[20]。 (责任编辑:qin) |