Laser-induced hydrodynamics in water-saturated biotissues: 2. Effect on delivery fiber

Yusupov, V. I.; Чудновский, В. М.; Баграташвили, В. Н.

doi:10.1134/s1054660x11140015

Cited by 34 publications

(37 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

Section: ключевые слова: оптическое волокно полупроводниковый лазерunclassified

“…Отмечается, что гидродинамические процессы в воде связаны со взрывным кипе-нием вблизи нагретой поверхности торца световода, а формирующиеся пузыри размером в десятки микрометров имели скорость до 100 мм/с. При этом наблюдаемые гидродинамиче-ские эффекты сопровождаются высокоинтенсивными акустическими сигналами в широком диапазоне частот [9], а также генерацией интенсивных акустических волн и даже ударной волны [10].…”

Section: ключевые слова: оптическое волокно полупроводниковый лазерunclassified

“…Однако такой конвертер имеет ряд ограничений. Так, в работе [9] анализируется деградация поверхности торца волокна вследствие гидродинамических процессов: показано, что температура в непосредственной близости от поверхности торца может составлять до нескольких тысяч градусов при интен-сивности лазерного излучения примерно 10 4 Вт/см 2 . Кавитационный коллапс пузырей в жид-кости вблизи поверхности торца волокна приводит к высокой скорости кумулятивных (нако-пленных) микроструй, которые могут разрушить твердую поверхность [10].…”

Section: а в скрипникunclassified

“…определяющими исход операции), по мнению авторов работы [8], являются не тепловые, а гидродинамические процессы, происходящие в зоне лазерного воздействия. Некоторые лазерные медицинские технологии, как отмечается в работе [9], основаны на эффективных гидродинамических процессах, происходящих под дей-ствием лазерного излучения в водонасыщенных биотканях.В работах [8-10] исследованы гидродинамические эффекты, индуцированные в воде непрерывным излучением лазеров средней мощности (1-10 Вт), поступающим через опти-ческое кварцевое волокно диаметром 400 мкм. Выходной торец световода предварительно "зачернялся" (blackened) в результате контакта с деревом в течение 1 с при средней мощно-сти лазерного излучения 3 Вт (без этого действия гидродинамические процессы не наблю-дались).…”

unclassified

See 3 more Smart Citations

Fiber Optoacoustic Converter of Laser Radiation

Skrypnik¹

2015

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

Рассматриваются свойства сформированного в два этапа оптоакустического во-локонного конвертера, преобразующего излучение импульсного полупроводни-кового ИК-лазера в акустическую энергию. Конвертер расположен на торце выходного конца кварцевого волокна, доставляющего излучение лазера, и при помещении в воду формирует направленный поток микропузырей, который может быть использован для очистки поверхности твердого тела от адсорбиро-ванных ею продуктов. Представлены результаты сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа состава конвертера и термографии его поверхности, а также результаты измерения коэффициента оптического пропускания конвертера и высокоскоростной видеосъемки его работы. Прове-дена регистрация акустических сигналов, генерируемых конвертером в воде под действием лазерного излучения с длиной волны =98010 нм. Ключевые слова: оптическое волокно, полупроводниковый лазер, конвертер, лазерное излучение, высокоскоростная видеосъемка, температура, акустика.Введение. В настоящее время лазерные технологии развиваются, в том числе, и за счет создания конвертеров, преобразующих лазерное излучение в другие виды энергии [1,2]. В ряде случаев использование таких конвертеров позволяет существенным образом повысить эффективность и безопасность лазерного воздействия.Конвертеры, преобразующие лазерное излучение в тепло, достаточно широко исполь-зуются в медицине [3][4][5][6]. Так, в работе [7] описан волоконный оптотермический конвертер, cформированный на выходном торце кварцевого световода в два этапа. Для некоторых био-медицинских применений, например при хирургическом лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, доминирующими (т.е. определяющими исход операции), по мнению авторов работы [8], являются не тепловые, а гидродинамические процессы, происходящие в зоне лазерного воздействия. Некоторые лазерные медицинские технологии, как отмечается в работе [9], основаны на эффективных гидродинамических процессах, происходящих под дей-ствием лазерного излучения в водонасыщенных биотканях.В работах [8-10] исследованы гидродинамические эффекты, индуцированные в воде непрерывным излучением лазеров средней мощности (1-10 Вт), поступающим через опти-ческое кварцевое волокно диаметром 400 мкм. Выходной торец световода предварительно "зачернялся" (blackened) в результате контакта с деревом в течение 1 с при средней мощно-сти лазерного излучения 3 Вт (без этого действия гидродинамические процессы не наблю-дались). Отмечается, что гидродинамические процессы в воде связаны со взрывным кипе-нием вблизи нагретой поверхности торца световода, а формирующиеся пузыри размером в десятки микрометров имели скорость до 100 мм/с. При этом наблюдаемые гидродинамиче-ские эффекты сопровождаются высокоинтенсивными акустическими сигналами в широком диапазоне частот [9], а также генерацией интенсивных акустических волн и даже ударной волны [10].Следует обратить внимание на то, что используемый для преобразования лазерной энергии в акустическую волну конвертер был сформирован в результате однократного

show abstract

Section: ключевые слова: оптическое волокно полупроводниковый лазерunclassified

Section: а в скрипникunclassified

unclassified

See 2 more Smart Citations

Fiber Optoacoustic Converter of Laser Radiation

Skrypnik¹

2015

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Laser-induced hydrodynamic effects in water and bio-tissues can lead to the significant degradation of the fiber tip (Yusupov et al, 2011a). The most significant degradation of the fiber tip surface occurs in the regime of channel formation when the fiber is shifted inside the wooden bar that mimics the biotissue.…”

Section: Degradation Of Optical Fiber Tipmentioning

confidence: 99%

Laser-Induced Hydrodynamics in Water and Biotissues Nearby Optical Fiber Tip

Yusupov¹,

Чудновский²,

Баграташвили³

2011

Hydrodynamics - Advanced Topics

View full text Add to dashboard Cite

Soft tissue cutting efficiency by 980 nm laser with carbon‐, erbium‐, and titanium‐doped optothermal fiber converters

Беликов

Skrypnik

2018

Lasers Surg Med

View full text Add to dashboard Cite

Objectives: The use of near-IR diode lasers for contact soft tissue surgery is attended by a risk of severe thermal damage of surrounding tissues due to the low cutting efficiency of these lasers. To increase the cutting efficiency of a near-IR lasers in contact surgery special tips (converters) which transform laser light to heat are used. The present in vivo study evaluated temperature dynamics and soft tissue cutting efficiency of 980 nm diode laser equipped with standard carbon-and novel erbiumand titanium-doped converters. Materials and Methods: For in vitro treatment on soft tissue (chicken thigh), 980 nm diode laser was used. The radiation was delivered to the tissue by a quartz fiber with a core diameter of 400 AE 5 mm. The carbon-, erbium-, or titanium-doped converters were mounted at the fiber distal end. The converters temperature was measured by IR-sensor integrated into the laser radiation delivery system. The temperature dynamics of each converter during soft tissue treatment was evaluated. The converter was in contact with the soft tissue surface and moved across the surface of soft tissue with a speed of 1, 3, or 6 mm/s. The average power of laser radiation was 0.3, 1.0, or 4.0 W. The collateral thermal damage of treated soft tissues was evaluated using NTBC stain. The width and depth of coagulation and ablation zones of laser wounds was determined. The soft tissue cutting efficiency with different converters was calculated. Results: The cutting efficiency, collateral damage, and converter temperature in contact with soft tissue change depending on the type of converter, the power of laser radiation and the converter movement speed along the tissue surface. Maximal converter temperature (1,980 AE 154 8C), at which a tissue cut takes place, was fixed for Ti-doped converter for laser power of 4.0 W and movement speed of 1 mm/s. Minimal converter temperature (540 AE 30 8C), at which a tissue cut takes place, was fixed for Ti-doped converter for laser power of 1.0 W and movement speed of 6 mm/s. Maximal depth of coagulation (0.72 AE 0.10 mm) was fixed for Ti-doped converter for laser power of 4.0 W and movement speed of 1 mm/s. Minimal depth of coagulation (0.11 AE 0.02 mm) was fixed for C-doped converter for laser power of 0.3 W and movement speed of 3 mm/s. Maximal cutting efficiency (0.57 mm 3 /W) was fixed for Er-doped converter for laser power of 1.0 W and movement speed of 1 mm/s. Minimal cutting efficiency (0.02 mm 3 /W) was fixed for C-doped converter for laser power of 4.0 W and movement speed of 6 mm/s. Conclusion: All three studied types of converters can be used for contact surgery of soft tissues by 980 nm diode laser. Er-doped and Ti-doped converters are more resistant to laser heating then C-doped converter, they dissect soft tissue more effectively. This will also expand the potential of everyday routine clinical procedures, making them safer, faster, and easier. These converters can be used in general surgery, plastic surgery, dermatology, angioplasty, dentistry, neurosurgery, etc. La...

show abstract

Laser-induced hydrodynamics in water-saturated biotissues: 2. Effect on delivery fiber

Cited by 34 publications

References 21 publications

Fiber Optoacoustic Converter of Laser Radiation

Fiber Optoacoustic Converter of Laser Radiation

Laser-Induced Hydrodynamics in Water and Biotissues Nearby Optical Fiber Tip

Soft tissue cutting efficiency by 980 nm laser with carbon‐, erbium‐, and titanium‐doped optothermal fiber converters

Contact Info

Product

Resources

About