一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置的制作方法

一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置
【技术领域】
1.本实用新型涉及激光医疗技术领域，特别涉及一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置。

背景技术：

2.激光技术作为20世纪人类最伟大的科学实用新型之一，由于其高相干性、高亮度、高方向性、高单性等优点广泛用于传感、材料加工、增材制造、成像、通信等领域。其中，激光手术刀，作为一种代替传统金属刀以及高频电刀的方式，成为现阶段最为安全、高效、低损伤的手术方法。
3.激光手术刀主要是利用生物组织在特定波长具有特定吸收峰的特点，采用激光直接照射人体组织，达到瞬间加热的效果。对于软组织，细胞内的水迅速气化冲破细胞壁就可达到切割效果；细胞内的水慢速气化，细胞内缩就可达到止血的效果。对于硬组织，利用“微爆”原理，迅速气化连接人体硬组织的软组织，所产生的压力就会以爆炸的形式冲破硬组织，达到切割效果。然而，现有技术中激光手术技术主要作用于软组织，授权公告号为cn201977930u的实用新型实用新型介绍了一种用于呼吸系统的可视激光微创手术系统；授权公告号为cn206214182u的实用新型实用新型介绍了一种腹腔激光切除镜系统；公开号为cn108814658a的中国实用新型专利介绍了一种开颅装置及开颅方法，切割装置运行轨道移动实现切割头皮和/或颅骨。即现阶段主流的激光手术系统仍受限并适用于软组织切割，部分硬组织切割案例也局限于牙齿或者尸体骨，对于活体体内硬组织切割，缺乏临床实施案例。
4.钻孔是现阶段激光医疗加工的常见手段，利用激光的准直特性可实现高效、安全且低损伤的直孔加工。然而，对于人体内的复杂环境而言，部分场景下，需要对患者进行特殊的弯孔加工以达到修复的目的。带线锚钉技术是目前临床上进行组织修复缝合的标准技术，常规操作是先在骨组织上植入一个锚钉，通过螺纹、倒刺或翼状结构在骨组织中实现锚定，然后利用锚钉尾孔预穿的缝线进行组织修复缝合。但无论材料如何改进，锚钉对人体始终是异物，而且锚钉本身有大小，有一定占位效应，还存在因为锚钉本身把持力不够，甚至从骨组织拔出，导致手术失败的风险,尤其对于合并骨质疏松的老年患者更是如此。临床上少数紧急情况下，医师术中临时需要进行组织修复缝合而没有准备锚钉或者因为费用等其他原因不能应用锚钉或者锚钉缝合失败，甚至术中锚钉拔出的时候，应急的处理方法是在骨骼切面上钻直孔，再用针带线过孔，利用孔之间的骨梁实现锚定，然后进行组织缝合修复。但骨骼往往呈弧面(骨端)或柱状面(骨干)，这样直孔的孔口和骨面形成锐角，就会出现所谓的“转弯杀手”效应对缝线造成切割，这在临床上只是没有办法的临时替代措施，不能常规用于组织修复缝合。如果能在骨骼上钻一个弧形弯曲的孔，并对孔壁进行抛光，再将缝线穿入孔道中，这样缝线和孔口就不是锐角的关系，不会因为“转弯杀手”效应对缝线造成切割，从而可以替代锚钉的作用，直接利用孔道进出口之间的骨梁实现锚定，然后再用线进行组织缝合修复。
5.现阶段主流医用钻孔技术都是用医用电钻进行机械钻孔，但现有的医用电钻钻头都只能钻直孔，无法实现在骨组织上钻一个精细、弯曲的孔。即使是医用软钻也只在操作部分实现弯曲，以便钻头到达特定的操作区域，例如髋关节置换的时候，髋臼杯假体上的固定螺钉钻孔就是用的软钻进行钻孔，但钻出来的孔仍然是直孔。即便部分技术可实现弯孔加工，但设备的复杂化以及机械加工时的振动，加工面的粗糙性，操作的不变性等机械加工本身自带的问题也被带入了弯孔加工中。公开号为us4265231a的美国实用新型专利公开了一种弧形钻头附件，用于骨骼钻孔，通过将水平面为270度弧形的刚性套管连接在垂直面的直线套管上并最终连接在可旋转手柄上，通过手柄的旋转即可实现弯孔加工。公开号为us 6740090 b1的美国实用新型专利公开了一种通过脊椎形成成形轴向孔的方法和设备，通过前视轴器械/融合线(aaifl)或后视轴器械/融合线(paifl)分别从前目标点或后目标点沿脊柱弯曲沿着一个或多个椎体在头方向延伸，实现弯孔加工。公开号为us9364242b2的美国实用新型专利公开了一种用于在椎骨体内形成弯曲的骨通道的钻孔装置，通过采用直套管内嵌原本弯曲的引导销的方式，加工的同时挤出内嵌的引导销即可实现弯孔加工。
6.然而上述专利中，无论是预先的弯孔加工路径设计、加工件前段的可旋转钻头或是采用软钻等，仍在机械加工范畴，无法克服机械加工所带来的碎屑、粗糙性、振动以及操作不便等问题。而且，受机械材料、工艺加工极限的限制，钻出的弯孔在孔径、转弯半径等关键技术参数上仍然受到很大局限，无法在坚硬的骨骼上实现足够精细的弯孔制备。
7.公开号为us20080108876a1的美国实用新型专利公开了一种基于形状记忆金属的手术器械，所述手术器械利用电火花钻孔原理，在施加加热和冷却之一或两者时在两种形状之间改变，最终实现弯孔加工。电火花加工是利用“放电腐蚀”原理的一种加工方法。对于弯孔的电火花加工，目前的解决办法，主要是利用压缩弹簧、形状记忆合金等来控制电极，或者采用线框电极等方法来实现放电电极的曲线运动。1、压缩弹簧技术，用弹簧将电极头和电火花机床的主轴头连接起来，在弹簧自由端的圆周上连接均匀分布的三根钢丝，加工时通过控制各钢丝的长度来调整弹簧的释放量，从而控制弹簧自由端的行进姿势与方位(annals of the cirp,1989,38(1):203-206)，但实际操作中，弹簧的振动很难控制，而且随着孔深度增加、机构稳定性不断下降，由此加工精度和效率较低，所加工孔的形状和尺寸也存在很大限制，只能加工简单的大半径弯曲孔。2、形状记忆合金技术，公开号为ep0885093a1的欧洲实用新型专利公开了一种基于记忆金属的电加工方法。这种加工方法和弹簧类似，将电极头和主轴头连接在一起，不可避免加工过程中电极头失稳的问题，加工效率、弯孔的形状、精度及内表面的质量都不高。3、此外还有使用柔性电极头电解加工的方法。使用这种方法加工前，要预先在工件上加工出小孔，然后将柔性电极头送进小孔内部进行电加工，通过对电极运动轨迹的近似拟合来实现弯曲孔曲率变化由于加工过程中很多不确定因素的影响，而无法得到理想的加工轨迹，也无法获得精度较高、粗糙度较低的标准弯曲圆柱面。电火花加工相对于激光加工，在精度、效率、稳定性、表面质量等方面，都没有可比性。
8.现有激光医学钻孔技术还局限于直孔加工，尚无激光医疗弯孔加工的报导。公开号为cn 109953826 a的中国实用新型专利提供了一种用于骨科钻孔的激光装置及加工方法，通过固定激光钻孔，利用激光测距实时检测钻孔深度，可自动调整焦距在加工平面，直至达到预定深度值，激光器自动停止工作。但仍限于钻直孔，而且只能固定作业，操作不方
便。公开号为cn105189023b的中国实用新型专利提供了一种用于在医疗装置中钻孔的激光系统，其用低功率光纤种子激光器以产生被调制和放大的高质量激光光束，并且该高质量激光光束具有精确的特性以产生精确钻孔，但局限于直孔加工。
9.此外，现有激光医疗技术中，激光的柔性传输仍存在问题。现有技术中公开号为cn109975921a的中国实用新型专利介绍了一种空芯红外传能波导，但其不具备柔性；公开号为cn 109307561 a的中国实用新型专利介绍了一种可用于高能激光传输且可耐高温的蓝宝石单晶光纤，但纤维制备工艺复杂，成本高；公开号为us5285518a的美国实用新型专利介绍了一种可用于3-5μm激光传输的zblan光纤，但对于9-12μm的co2激光传输无能为力；公开号为us5251062a的美国实用新型专利介绍了一种可用于1-3与4-5.6μm激光传输的碲酸盐光纤。纤维具有高非线性、高稳定性、高透过性，但传输范围受限，损耗高，且无法实现光照；公开号为us5491767a的美国实用新型专利介绍了一种可用于2.6-2.9μm激光传输(固体激光器)的医用锗酸盐光纤，纤维生物相容性高，且具有高损伤阈值，红外透过率高，但同样无法适用于9-12μm的co2激光传输；公开号为us8681421b1的美国实用新型专利提出了一种基于石英材料的红外传能系统，但纤维的传输范围智能到4μm。综合现有激光柔性传输技术可见，近红外波段0.78-6μm的柔性传输技术已较为成熟，但9-12μm的co2激光却仍旧缺乏一种柔性传输方式。
10.由现有技术可见，在医疗方面激光柔性钻孔领域的弯孔加工方法的缺失，一方面局限于激光的柔性传输，另一方面则是弯曲方式的实现困难。

技术实现要素：

11.有鉴于此，为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，通过可切换的激光光源、光纤传输方式和巧妙的结构设计，可以对生物体骨组织的不同部位钻精细的弯孔，能在骨骼上钻一个精细弧形弯曲的孔，并同步对孔壁、孔口进行抛光，操作方便可控，可靠性高，还可同步或紧随其后将缝线穿入弧形孔道中，以弧形孔道进出口之间的骨梁替代传统的锚钉实现锚定，随后进行组织缝合修复的操作。
12.解决了现有医学机械钻孔受到材料和工艺限制，转弯半径大、孔径大，产生碎屑、粗糙性、振动以及操作不便，无法制备精细弯孔及缝线切割等问题，解决了传统方式局限于直孔加工，尚无激光医疗钻弯孔加工实例的问题。
13.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
14.一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，包括可切换光源及相连的检测实时传输反馈系统，多功能一体化传输光纤和激光，所述多功能一体化传输光纤包括柔性传输光纤和设置于所述激光内的主光纤及相连的预形变的弹性光纤子弹，所述柔性传输光纤的输入端连接所述可切换光源，其输出端连接所述主光纤，完成光源的传输或切换；所述激光内的主光纤是可伸缩的折叠形态。
15.所述预形变的弹性光纤子弹的前端由光纤内芯与预弯成弧形的记忆金属外包壳组成，并在所述记忆金属外包壳的侧壁上带有缝线，所述激光内部通过传动机构连接所述预形变的弹性光纤子弹，将其发射出口，通过不断挤出预形变的弹性光纤子弹，预形变的弹性光纤子弹在行进中形变复原的过程与激光在生物骨组织上钻弯孔的过程同步进行且轨迹相同，从而实现由外而内再外的弧形钻弯孔的操作。
16.光源为可切换光源，波长范围为2-12μm，根据切割组织的不同可实现手动或自动切换，根据骨质材料选择具有合适波长、功率、脉宽的光源，以及对应的输出端。
17.可选的，所述可切换光源包含co2激光光源、水激光光源、er激光、钬激光、ysag激光等不同波段可覆盖不同组织吸收峰的光源，平均功率可覆盖10mw-100w，峰值功率为100w-1000w，类型为短脉冲激光器。
18.所述检测实时传输反馈系统可检测切口深度，并根据所切组织实现功率、脉宽等参数的自动切换；将骨质材料信息反馈至所述可切换光源选择具有合适波长、功率、脉宽的光源，以便适用于不同的骨质的钻孔。
19.可选的，所述检测实时传输反馈系统为等离子体检测系统或者红外检测系统，可实现切割深度、组织温度的实时检测，并实时反馈给控制系统，实现“随开随关”。
20.所述多功能一体化传输光纤为气体传输、探测光传输、切割激光传输等功能一体化的传输光纤。可选的，所述多功能一体化传输光纤包括外包层、反射层和空芯结构；所述外包层位于最外层，所述外包层为聚合物外包层，所述反射层为全向反射层。
21.进一步，所述多功能一体化传输光纤的外包层、反射层和空芯结构横截面为同心圆。
22.具体的，所述多功能一体化传输光纤的聚合物外包层为热塑性聚合物或紫外固化树脂，所述的聚合物外包层厚度为50-1000μm。
23.具体的，所述多功能一体化传输光纤的全向反射层为多材料介质反射结构，所述多材料介质反射结构由至少两种具有不同折射率的介质材料组成，所述介质反射结构的厚度为10-100μm。优选的，所述介质材料包括高折射率材料和低折射率材料，所述高折射率材料为玻璃材料，所述低折射率材料为聚合物材料。
24.具体的，所述多功能一体化传输光纤的多材料介质反射结构由具有不同折射率的介质材料交替组成，所述不同折射率的介质材料的折射率差为0.1-2.0；每种介质材料的单层厚度为0.5-10μm，交替层数为5-30层。
25.具体的，所述多功能一体化传输光纤的多材料介质反射结构的一种介质材料中为构成所述聚合物外包层的材料，或者所述多材料介质反射结构的一种介质材料与构成所述聚合物外包层的材料具相似的热力学性能；所述多材料介质反射结构的每种介质材料具相似的热力学性能。相似的热力学性能指玻璃转化温度差为50℃，在10
4-108poise粘度区间内具有温度区间交叉，材料间的折射率差为0.1-2.0。
26.具体的，所述多功能一体化传输光纤的空芯可实现气体或液体传输，达到清洗与降温的功能，传输光纤可为由不同波段的光纤所集成的光纤束，可实现2-12μm波段激光的《1db/m的传输。
27.所述多功能一体化传输光纤采用激光在制备孔道的同时，自动完成孔道和孔口的抛光：利用激光抛光的原理，对孔道、入口孔与出口孔边缘分别用低功率激光缓慢烧灼进行抛光、打磨，在制孔的同时，对孔道和孔口进行抛光处理可以让孔壁光滑，从而避免孔道和孔口粗糙的表面对缝线形成磨损和切割，有效保护缝线的强度。随后光纤子弹将附夹在其外壁的缝线从孔道带出，用于随后缝合修复组织使用。
28.进一步，所述预形变的弹性光纤子弹包括连于一体的光纤子弹前部、光纤子弹中部与光纤子弹转接部，所述光纤子弹转接部对接所述激光的膛上的底座，所述底座可
带动所述光纤子弹转接部前后移动。
29.较佳的，所述记忆金属外包壳的头部侧壁设置用于悬挂缝线的倒刺结构，在光纤子弹钻孔后将所述缝线带出；每次准备钻弯孔的时候，先在所述预弯曲的弹性光纤端外包壳的侧壁挂上缝线，然后像上子弹一样，把带缝线的预弯曲的弹性光纤子弹上膛，从上膛处装入激光。
30.所述记忆金属外包壳的头部侧壁预埋有用于悬挂缝线的钢丝襻结构，所述钢丝襻在钻孔后可自行弹出。然后用探勾或抓线器将钢丝襻拉出体外，用钢丝襻挂缝线，当光纤子弹向后退出孔道时，可将缝线通过钢丝襻反向带入孔道内，同样可用于随后的组织修复缝合的操作。此种逆向带线方式将缝线带入孔道，是倒刺将缝线顺向带入孔道的替代方案。
31.所述光纤子弹在钻弯孔时，光纤弯曲或光路弯曲可通过刚性金属套管、端面处理等方式实现，利用光子带隙效或全反射原理实现纤维的低损耗传输，此外利用纤维主体材料为聚合物材料的特定确保了纤维的柔韧性以及纤维在》2cm弯曲半径时的低损耗传输。
32.可选的，多功能一体化传输光纤的弯曲加工可由纤维输出激光方向的变化实现，具体的，通过对输出光纤端进行加工，使其构成折射或反射镜，利用最终的透镜准直实现激光的可控角度输出，从而实现弯孔的加工。
33.进一步，所述激光包括把、膛及杆，所述杆的前端口设计为口下颚及口上颚；所述口上颚可折叠，在其表面设有通孔，所述通孔处填充有弹片，可弹性夹闭所述通孔；当口上颚向上打开时，所述弹片同时弹起使所述通孔露出，便于后面的缝线穿出。
34.较佳的，所述激光的膛上的底座设有进水口及出水口，通过注入水用于对所述光纤子弹转接部进行冷却降温清洗，使光纤子弹钻孔时减少对骨组织的灼伤效应。
35.所述把包括把手、第一扳机及第二扳机，所述把手内设置转轮机构，所述第一扳机通过转轮机构及轴承连接膛的底座，扣动所述第一扳机带动所述底座前后动作，从而控制所述光纤子弹的进退。所述杆内设置钢丝，所述钢丝的两端分别连接所述第二板机与口上颚，扣动所述第二扳机通过相连的钢丝控制所述口上颚的开闭。
36.进一步，所述膛体内设置底座，所述底座对接所述光纤子弹转接部。所述膛体的侧面设置可开合的膛口，便于装入光纤子弹上膛。所述光纤子弹连接部上膛后正好与底座相连，以实现光纤子弹光纤部分和主光纤的连通。
37.进一步，所述激光内的主光纤、预形变的弹性光纤子弹与底座也可是一体化结构，直接通过底座的移动实现光纤子弹前端出口的伸缩。
38.可变的，膛体的可开合的膛口也可设置于体上部，在该位置置入带线的预弯曲的弹性光纤子弹，通过柄中的光转换接口和尾端的光纤实现连通。
39.较佳的，所述膛体底座是可前后移动的，通过扣动第一扳机即可带动所述底座及光纤子弹转接部前进或后退，进而控制上膛状态的光纤子弹穿出激光头端后的伸缩动作，以实现光纤子弹的发射或收回。
40.特别的，所述口上颚开闭折叠活动的弧形半径r与所述预形变的弹性光纤子弹的预弯成弧形的半径r等同，这样在口上颚开合到任意角度时，预形变的弹性光纤子弹出口后，在行进过程中其形变复原的方向将始终对准口上颚的通孔。通过口上下颚在生物骨组织上夹持部位、方位和角度的选择，即可在需要的部位钻一个可控的合适精细弯
孔，从而实现瞄准功能。
41.激光伸入体内后，通过扣动第二扳机，口上下颚张开并瞄准拟制备精细弯孔的进口和出口孔的具体位置，术者通过手柄夹持并稳住，然后扣动第一扳机开始钻孔。光纤子弹每钻一个孔，就同步将缝线从孔道带出，口上颚的通孔处带有金属弹片，光纤子弹穿出孔道时可将金属弹片顶开，而当光纤退出孔道的时候，金属弹片正好将带出的缝线夹住，缝线头端将留在孔道出口以外，通过提拉头或者用带线器或探勾将缝线抓出体外备用，这样一次性就可以完成钻孔、带线的全部操作，随后再用缝线进行组织缝合修复的操作。
42.体尾端后接多功能一体化传输光纤和电路，激光经光源到光纤再到输出端，反馈信息和电路控制部分都集成在其中，实施激光的控制反馈。
43.柄部分设计光转换接口，体上端开膛，在该位置置入带线的预弯曲的弹性光纤子弹，通过柄中的光转换接口和尾端的光纤实现连通。
44.在所述多功能一体化传输光纤中，所述柔性传输光纤通过输入端耦合装置连接所述可切换光源，通过输出端耦合装置连接所述激光内的主光纤。
45.所述激光内的主光纤是可伸缩的折叠形态，也可以是弯曲的、卷曲的或者缠绕的形态。当所述底座前后移动时，主光纤激光内段可在一定范围伸缩折叠，而不影响激光能量的传输。
46.本实用新型的工作原理是：
47.本实用新型利用可切换光源可激发适用于不同骨组织或其他生物硬组织的激光，多功能一体化传输光纤以及自动切换输出端可完成光源的传输，通过激光手柄口上下颚瞄准夹持在需要制备精细弯孔的进口和出口部位，集成带线功能的预弯曲的弹性光纤子弹在手柄控制下快速钻孔，期间传输反馈系统实时监测钻孔情况，并对光源与输出端进行控制和调整，同时多功能一体化传输光纤完成清洗与降温功能，利用预弯曲的弹性光纤子弹本身的形变复原或是倾斜的输出光、端面处理等手段，将生物骨组织上钻一个精细弧形弯孔，在制备孔道的同时，自动完成孔道和孔口的抛光，使孔道和孔口光滑。光纤子弹钻弯孔后，光纤子弹出孔道并直奔口上颚的通孔，将通孔处弹片顶开，随后所述光纤子弹回撤，所述弹片将缝线压住，以便其后缝合修复组织使用。以上步骤都在高度集成的系统中快速一次性完成。
48.本实用新型的有益效果是，通过可切换的激光光源、光纤传输方式和巧妙的结构设计，可以对生物体硬组织的不同部位钻精细的弯孔，操作方便可控，可靠性高，解决了目前的机械钻孔受到材料和工艺限制，转弯半径大，孔径大，无法制备精细弯孔问题；解决了机械加工中产生碎屑、粗糙性、振动以及操作不便的问题；精细弯孔的设计减少了对缝线的切割；利用低功率激光缓慢烧蚀的优势，打磨弯孔的入口处与出口处进行抛光，进一步避免缝线由于粗糙界面被割断，有效保护了缝线的强度，提高了手术效率与缝线的持久性。通过头的巧妙设计，一次性钻孔带线的手术方案，操作便捷，节省了手术时间。进而可以直接将头伸入体内，在可视内镜监视下进行操作，避免开放手术创伤大、恢复慢的缺点。利用带出的缝线以孔道进出口之间的骨梁实现锚定，再进行组织缝合修复，从而彻底改变了目前先植入带线锚钉再进行组织缝合修复的手术方式，强度更好，避免锚钉拔出失效，同时更好的实现了解剖修复，更符合生理特点，还从根本上避免了锚钉等植入物长期在体内存留对人体局部的干扰。
【附图说明】
49.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
50.图1为本实用新型的系统架构示意图。
51.图2为本实用新型应用于人体骨组织的装置结构示意图。
52.图3为激光的结构示意图。
53.图4为激光发出的光纤子弹将弹片顶开后的部分状态示意图。
54.图5为光纤子弹的结构示意图。
55.图6为图5中a处的放大结构示意图。
56.图7为光纤子弹前部带钢丝襻的工作模式图。
57.图8为预形变的弹性光纤子弹的原始状态示意图。
58.图9为预形变的弹性光纤子弹置于杆内的状态示意图。
59.图10为预形变的弹性光纤子弹从口弹出的状态一示意图。
60.图11为预形变的弹性光纤子弹从口弹出的状态二示意图。
61.图12为预形变的弹性光纤子弹从口弹出的状态三示意图。
62.图中，01、可切换光源，02、多功能一体化传输光纤，03、激光，04、检测实时传输反馈系统，05、柔性传输光纤，06、输入端耦合装置，07、输出端耦合装置；
63.1、光纤子弹前部，2、口下颚，3、光纤子弹中部，4、口上颚，5、弹片，6、光纤子弹转接部，7、底座进水口，8、底座出水口，9、底座，10、主光纤，11、转轮机构，12、把，121、把手，13、第一扳机，14、第二扳机，15、缝线，16、倒刺结构，17、膛，18、杆，181、钢丝，19、生物骨组织。20、钢丝襻，21、预形变的弹性光纤子弹。
【具体实施方式】
64.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
65.实施例：
66.参照图1至图12，一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，包括可切换光源01及相连的检测实时传输反馈系统04，多功能一体化传输光纤02和激光03，所述多功能一体化传输光纤02包括柔性传输光纤05和设置于所述激光03内的主光纤10及相连的预形变的弹性光纤子弹21，所述柔性传输光纤05通过输入端耦合装置06连接所述可切换光源01，通过输出端耦合装置07连接所述主光纤10，完成光源的传输或切换。
67.激光03内的主光纤10是可伸缩的折叠形态。
68.所述检测实时传输反馈系统04可检测切口深度，并根据所切组织实现功率、脉宽等参数的自动切换，将骨质材料信息反馈至所述可切换光源01选择具有合适波长、功率、脉宽的光源。
69.所述多功能一体化传输光纤02为气体传输、探测光传输、切割激光传输等功能一体化的传输光纤；所述多功能一体化传输光纤02采用激光在制备孔道的同时，自动完成孔道和孔口的抛光，使孔道和孔口光滑，减少对骨组织的不利影响；多功能一体化传输光纤02可根据所述检测实时传输反馈系统04的信息反馈在输出端可进行光源的切换，以便适用于不同的骨质钻孔。
70.参看图3及图5，预形变的弹性光纤子弹21包括连于一体的光纤子弹前部1、光纤子弹中部3与光纤子弹转接部6，所述光纤子弹转接部6对接所述激光03的膛上的底座9，所述底座9可带动所述光纤子弹转接部6前后移动。
71.如图6所示，光纤子弹前部1由光纤内芯与预弯成弧形的记忆金属外包壳组成，所述记忆金属外包壳的侧壁设置倒刺结构16用于悬挂缝线15，在光纤子弹钻孔后将所述缝线15带出。所述激光03内部通过传动机构连接所述光纤子弹，将其发射出口，通过不断挤出预形变的弹性光纤子弹21，预形变的弹性光纤子弹21在行进中形变复原的过程与激光在生物骨组织上钻弯孔的过程同步进行且轨迹相同，从而实现由外而内再外的弧形钻弯孔的操作。
72.参看图7，光子子弹前部1带钢丝襻的工作模式图：光纤子弹前部1的前端设置连有钢丝襻20，在钢丝襻20随着光纤子弹钻弯孔穿出后，将缝线套入所述钢丝襻20；在光纤子弹退回时，钢丝襻20跟着所述光纤子弹沿原路线返回，这样钢丝襻20以逆向带线方式将缝线15带入孔道，是完成缝线穿孔的另外一种方式。
73.参看图8至图12，图8为预形变的弹性光纤子弹21自身的原始状态示意图，它是预弯曲的，预弯成弧形的半径r与所述口上颚4折叠活动的弧形半径r等同，以保证子弹出口以后直奔口上颚4的通孔。
74.图9表示的是预形变的弹性光纤子弹21置于杆18内的状态示意图。
75.图10、图11、图12表示的是：预形变的光纤子弹21从口弹出后逐渐转弯的状态变化过程。
76.预形变的弹性光纤子弹21在钻弯孔时，光纤弯曲或光路弯曲可通过附加记忆金属、刚性金属套管、端面处理等方式实现，利用光子带隙效或全反射原理实现纤维的低损耗传输，此外利用纤维主体材料为聚合物材料的特定确保了纤维的柔韧性以及纤维在》2cm弯曲半径时的低损耗传输。
77.每次准备钻弯孔的时候，先在预形变的弹性光纤子弹21前端的侧壁上挂缝线，然后像上子弹一样，把带缝线15的光纤子弹装入激光03的内部。头瞄准钻孔部位后，扣动第一扳机13开始钻孔。预形变的弹性光纤子弹21每钻一个孔，就同步将缝线15从孔道带出，口上颚4设置的弹片5夹线并带出体外，完成一次钻弯孔带线的操作。
78.参看图2与图3，所述激光03包括把12、膛17及杆18，所述杆18的前端口设计为口下颚2及口上颚4；所述口上颚4可折叠，在其表面设有通孔，所述通孔处填充有弹片5，当口上颚4向上打开时，所述弹片5同时弹起使所述通孔露出，便于后面的缝线15穿出。
79.所述把12包括把手121、第一扳机13及第二扳机14，所述把手121内设置转轮机构11，所述第一扳机13通过转轮机构11及轴承连接膛17的底座9，扣动所述第一扳机13带动所述底座9前后动作，从而控制所述光纤子弹的进退。所述杆18内设置钢丝181，所
述钢丝181的两端分别连接所述第二板机14与口上颚4，扣动所述第二扳机14通过相连的钢丝181控制所述口上颚4的开闭。
80.进一步，所述可切换光源01包含co2激光光源、水激光光源、er激光、钬激光、ysag激光等不同波段可覆盖不同组织吸收峰的光源，可进行变换选择，平均功率可覆盖10mw-100w，峰值功率为100w-1000w，类型为短脉冲激光器。利用所述可切换光源能激发适用于不同骨组织或其他硬组织的激光。
81.本实用新型的工作原理是：通过激光03手柄把持在需要制备精细弯孔的进口和出口部位，集成带线功能的预形变的弹性光纤子弹21在手柄控制下快速钻孔，并完成清洗与降温功能，期间光纤的检测实时传输反馈系统04实时监测钻孔情况，并对光源与输出端进行控制和反馈，利用记忆金属、纤维自弯、端面处理等手段将生物骨组织或其他硬组织制备得到需要的精细弯孔。预形变的弹性光纤子弹21在制备孔道的同时，自动完成孔道和孔口的抛光，使孔道和孔口光滑；光纤子弹发出时，口上颚4弹起，同时光纤子弹钻弯孔后，根据记忆金属沿着既定的弧度，通过所述口上颚4的通孔将所述弹片5顶开，随后所述光纤子弹回撤，所述弹片5将缝线15压住，以便随后缝合修复组织使用。
82.生物骨组织19可为人体肱骨大结节足印区肩袖附着部、骨性关节盂边缘盂唇附着部、各种关节侧副韧带附着部或者其它需要进行组织修复缝合的身体部位，根据不同部位选择合适的激光光源，基本原理一样，首先选择合适的光源，直接耦合进入所设计的纤束，激光经由光纤输入并耦合输出到激光输出端，最后由刀口出射直接作用于组织，达到钻孔目的。在钻孔时，探测光可同样通过所设计的光纤束传输，并在完成创口信息采集后经由多功能光纤传输至检测分析设备，通过分析创口深度、大小调整激光器的波长、功率、脉冲强度。
83.本实用新型的优点体现如下：
84.(1)本实用新型所提供的可以制备精细弯孔并抛光的激光硬组织钻孔及带线系统的使用，相比于传统机械钻弯孔，能实现转弯半径和孔径更小的弯孔的精确加工，避免了机械振动。解决了传统硬组织手术中，为实现弯孔加工，只能采用机械加工方式的问题，还克服了传统激光刀只能切的缺点，在结合了激光刀在钻孔精准度高、光滑、可控性好等优点的同时，充分利用光纤柔性传输的优势，从而得到理想的精细弯孔的形状。避免了对缝线的切割，也避免了锚钉植入对人体局部的干扰。一次性钻孔带线的手术方案，操作便捷，节省了手术时间。同时将组织修复缝合在足印区，相比锚钉技术更好的实现了解剖修复，更符合生理特点。
85.(2)本实用新型所提供的可以制备精细弯孔并抛光的激光硬组织钻孔及带线系统用，可实现不同硬组织、软组织的同时切割，避免了传统激光手术刀在切割不同组织时光源、传输介质、切割方式的反复切换。解决了现有可切换光源仅提供近红外波段光源的切换，无法涉及中红外波段光源如co2激光等的问题，解决了传统可切换激光手术刀刀头仅工作于皮肤表面的问题，实现了人体内部环境的不同组织切割时的刀口切换。
86.(3)本实用新型所提供的可以制备精细弯孔并抛光的激光硬组织钻孔及带线系统实现了孔隙处的抛光打磨，利用低功率激光缓慢烧蚀的优势，打磨弯孔的入口处与出口处，避免缝合线由于粗糙界面被割断。避免了传统手术过程中打磨的困难以及需要切换切割设备与打磨设备的不便性。提高了手术效率与缝合线的持久性。
87.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，包括可切换光源及相连的检测实时传输反馈系统，多功能一体化传输光纤和激光，所述多功能一体化传输光纤包括柔性传输光纤和设置于所述激光内的主光纤及相连的预形变的弹性光纤子弹，所述柔性传输光纤的输入端连接所述可切换光源，其输出端连接所述主光纤，完成光源的传输或切换；所述激光内的主光纤是可伸缩的折叠形态；所述预形变的弹性光纤子弹的前端由光纤内芯与预弯成弧形的记忆金属外包壳组成，并在所述记忆金属外包壳的侧壁上带有缝线，所述激光内部通过传动机构连接所述预形变的弹性光纤子弹，将其发射出口，通过不断挤出预形变的弹性光纤子弹，预形变的弹性光纤子弹在行进中形变复原的过程与激光在生物骨组织上钻弯孔的过程同步进行且轨迹相同，从而实现由外而内再外的弧形钻弯孔的操作。2.根据权利要求1所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述预形变的弹性光纤子弹包括连于一体的光纤子弹前部、光纤子弹中部与光纤子弹转接部，所述光纤子弹转接部对接所述激光的膛上的底座，所述底座可带动所述光纤子弹转接部前后移动。3.根据权利要求1所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述记忆金属外包壳的头部侧壁设置用于悬挂缝线的倒刺结构，在钻孔后将所述缝线带出。4.根据权利要求1所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述记忆金属外包壳的头部侧壁预埋有用于悬挂缝线的钢丝襻结构，以逆向带线方式将缝线带入孔道，所述钢丝襻在钻孔后可自行弹出。5.根据权利要求1所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述激光包括把、膛及杆，所述杆的前端口设计为口下颚及口上颚；所述口上颚可折叠，在其表面设有通孔，所述通孔处填充有弹片，所述弹片弹性夹闭通孔。6.根据权利要求5所述的所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述口上颚折叠活动的弧形半径r与所述预形变的弹性光纤子弹的预弯成弧形的半径r等同。7.根据权利要求5所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述激光的膛上的底座设有进水口及出水口。8.根据权利要求5所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述把包括把手、第一扳机及第二扳机，所述把手内设置转轮机构，所述第一扳机通过转轮机构及轴承连接膛的底座，扣动所述第一扳机带动所述底座前后动作，从而控制所述光纤子弹的进退。9.根据权利要求8所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述杆内设置钢丝，所述钢丝的两端分别连接所述第二板机与口上颚，扣动所述第二扳机通过相连的钢丝控制所述口上颚的开闭。10.根据权利要求1所述的一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，其特征在于，所述柔性传输光纤通过输入端耦合装置连接所述可切换光源，通过输出端耦合装置连接所述激光内的主光纤。

技术总结

本实用新型公开了一种用于生物骨组织钻弯孔的激光装置，包括可切换光源及相连的检测实时传输反馈系统，多功能一体化传输光纤和激光，所述多功能一体化传输光纤包括与所述可切换光源相连的柔性传输光纤和设置于所述激光内的主光纤及预形变的弹性光纤子弹。所述预形变的弹性光纤子弹上膛后，激光内部通过传动机构连接所述预形变的弹性光纤子弹，将其发射出口，光纤子弹的形变复原过程与激光在生物骨组织上钻弯孔的过程同步进行且轨迹相同,从而在生物骨组织上实现由外而内再外的弧形钻弯孔的操作。本实用新型结构设计巧妙，可以对生物体硬组织的不同部位钻精细的弯孔，解决了局限于直孔加工，尚无激光医疗弯孔加工实例的问题。实例的问题。实例的问题。