钬激光光路系统原理与维修方法

黄振，罗宏

湖北文理学院附属襄阳市中心医院设备处，湖北 襄阳 441021

0 前言

钬激光是20世纪末出现的高新技术，是目前最先进的体内碎石设备。它是一种固态激光，工作递质为钬-钇-铝石榴石（Ho:YAG），是利用氪闪烁光源激活掺杂在钇-铝石榴石晶体中的稀有元素钬而产生的脉冲式近红外线激光，波长为2100 nm。钬激光可用200~600 μm石英光纤传输，因此可通过内镜通道到达结石部位，在直视下直接将结石粉碎[1-2]。碎石过程中，结石表面的水和结石中的水吸收钬激光的能量后汽化形成小球，汽化小球随后裂解所形成的冲击波产生二次压力，使结石粉碎。钬激光碎石技术具有切割、汽化、止血的功效，能粉碎坚硬的泌尿性结石，不伤害机体软组织，单次手术结石粉碎率＞99%。钬激光碎石具有不开刀、痛苦小、成功率高、恢复快、并发症少等优点[3-4]。

目前Ho:YAG激光系统在国内已经有一定数量的应用，但因相关资料少，维修有一定的难度。现就美国科医人公司的PowerSuite 60 W激光系统为例，对常见故障中的光学系统故障进行分析，并提出解决的方法。

1 钬激光光学系统工作原理

Ho:YAG激光是在激光发生器中产生。Ho:YAG激光晶体与泵浦灯(氙灯)同置于—个聚光腔内，当触发电路提供一个触发信号时，由交流220 V变压而成的高压通过电容储能模块向氙灯提供能量，将氙灯的光能量充分耦合到Ho:YAG激光晶体棒上，使工作物质完成粒子反转，晶体受激发产生辐射在全反镜与输出耦合镜间形成振荡，部分能量由输出镜输出，形成波长为2100 nm的激光输出，通过反射经过聚焦镜、防护镜，经过光纤传输，直接作用于病灶[5]。

2 故障现象

机器开机自检时出现故障报警：“maximum available Ho:YAG pulse rate reduced to 25 Hz; maximum available Ho:YAG power reduced to 30 watts”，即最大有效脉冲频率低至25 Hz，最大有效功率低至30 W。忽略此故障后机器能使用，但对硬度大的结石粉碎效果差、耗时长，影响手术效果。

3 故障分析与排查

碰到此类故障时，可能是光路问题，也可能是其中一路激光发生器停止工作，但绝大部分是由于光路系统中的激光透射与反射镜打坏造成自检功率不达标。因此重点检查激光光路。该机有3路激光，每路激光功率30 W[6]。每路在机内经过两次10°左右的反射，一次公共旋转反射，两次90°反射，然后通过保护镜片，经光纤输出。因自检报功率衰减到30 W，而不是更多或全部衰减，很大的可能是因为其中一路激光独立反射部分光学镜片打坏，造成功率输出不足。

打开位于主机最上方的机壳内的激光组件工作腔，仔细观察每路独立光学反射镜，发现其中一路第二次反射镜片上出现斑点，斑点直径约1 mm。另外观察其余几路独立反射镜，公共反射镜，镜面良好。观察结果与分析情况相吻合。

4 故障处理

准备反射镜片1枚（用于更换烧坏镜片），内六角扳手(主要用于更换与调整镜片)，白纸1张（用于测试光标形状），维修光纤（长度约30 cm），红色记号笔（用于涂抹维修光纤输入截面，便于观察光斑直径），专用放大镜（用于观察维修光纤涂红的截面图形），塑料手套1副（在拿新镜片时使用，防止汗液等粘在镜片上）。

首先定位，用记号笔细端做记号，定位镜片位置，便于新镜片的安装定位。然后用内六角扳手拧开镜片锁紧螺丝，取下旧镜片，带手套换上新镜片，接着固定。更换镜片时注意镜片上的方向标识，不要将方向装反。

将机器前电路板上的维修开关打开，开机并进入维修菜单，单独对该路激光进行开关操作。取白纸放于第3次反射后端，踩下脚踏开关，观察白纸上的光斑形状。光斑为椭圆形时需调整反射镜片上的3个调整螺丝，反复几次后，使光斑达到圆形。

最后在机外光纤输出接口接上维修光纤，此时维修光纤截面应涂红，踩下脚踏输出激光，再取下维修光纤，用放大镜观察截面红涂料汽化情况，光斑为圆形时证明光路调整到位，可紧固螺丝。否则需在重复以上步骤，重调光路。

光斑效果达到要求后，进入维修界面对激光重新进行定标，使输出功率与屏幕显示输出功率相匹配。所有工作完成后切换到正常模式。装配完成后，开机自检，进入正常工作模式，激光功率正常，故障排除。

5 总结

根据镜片损坏情况，分析主要是空气中有灰尘或水汽落于镜片上，造成激光通过时产生热效应，从而烧坏镜片镀膜层。因此必须保证设备工作环境要洁净，湿度要控制适中。在维修完成后，关机盖时注意防尘防潮，注意机盖的密封性，防止灰尘和水汽在维修后进入。

因激光属于高能光线，能对皮肤和眼睛造成伤害。因此在维修过程中最好佩戴眼镜，避免直视激光，避免将手放到光路中。

[1]刘月月,杜昱铿.浅谈钬激光碎石的原理及护理工作[J].医学信息,2009,(9):165.

[2]李明,何华,万恩明,等.组合式输尿管软镜钬激光治疗上尿路结石57例报道[J].中国微创外科杂志,2014,14(2):140-142.

[3]雷磊.关于钬激光的工作原理及维修数例[A].2013中华医学会医学工程学分会第十四次学术年会[C].2013.

[4]朱旭峰.钬激光系统工作原理及保养维护[J].医疗装备,2013,26(3):85-86.

[5]郭俊方.钬激光HLM-1-30A的原理及维修[J].医疗装备,2013,26(8):97.

[6]张平,袁丹江.钬激光临床应用的风险控制[J].中国医疗设备,2013,28(4):87-89.