当激光用于骨组织，人们最关心的是三个问题：能否到达狭窄的手术部位，能否只处理需要去除的小块骨组织，以及能否把热量和作用深度控制得更加精细。现有研究显示，约2 μm铥激光已经在泪骨骨窗、镫骨开孔和关节骨组织消融中积累了实验与临床基础[1,3,7–9]。

铥激光的吸引力，来自约2 μm波段与组织中水的相互作用，也来自细柔性光纤带来的可达性。光纤可以进入传统器械不易展开的狭窄空间，并与内镜、冲洗、成像和精细手柄组合，为微创骨加工提供新的工具形态。

摘要

铥激光并不是替代所有传统截骨工具，而是在毫米级骨孔、小范围骨窗和复杂入路中完成可控的局部骨去除。Tm:YAG已经提供了直接骨组织和临床应用证据；CW与调制铥光纤激光则展示了细光纤递送、长脉冲控制和高功率平台能力，两条技术路线正在汇聚成一条更清晰的产品开发路径。

应用方向	已有成果	产品开发价值
泪骨骨窗	Tm:YAG已进入临床骨去除流程 [8,9]	光纤与内镜结合，面向狭窄通路的局部骨窗
镫骨开孔	有离体开孔与临床听力改善研究 [3,7]	微小骨结构的定点能量输送与辅助开孔
关节骨组织消融	牛膝骨及软骨的直接实验 [1]	面向骨与软骨邻接区域的局部处理研究
图像引导骨加工	可借鉴铥光纤成像引导软组织平台 [11]	研发方向：深度监测、路径规划和反馈控制

本文把“已经完成的骨组织应用”和“铥光纤产品可以继续验证的能力”放在同一条发展路径上。不同研究采用的增益介质、波长和输出方式并不完全相同，文中的数据均对应各自设备和应用场景。

1、在泪道手术中用细光纤建立骨窗

为什么泪骨骨窗适合激光？

鼻泪管阻塞会引起持续流泪和反复炎症。泪囊鼻腔吻合术需要在泪囊与鼻腔之间建立新的引流通道，其中一个关键步骤就是去除局部泪骨、建立骨窗[9]。手术空间狭窄、目标位置明确，还需要在鼻内镜下操作，正好体现了柔性光纤和局部能量作用的价值。

临床研究给出了怎样的结果？

Tang等报道了27名患者、35眼的Tm:YAG辅助泪囊鼻腔吻合术[8]。研究采用RevoLix 200、5 W连续输出和600 μm光纤，在局麻及内镜观察下完成操作。平均随访11.3个月后，24名患者保持无症状，约占89%。这项研究展示了连续铥激光通过自然通道到达目标位置并参与局部开窗的可行性。

图1 激光辅助泪囊鼻腔吻合术原理

图2 激光辅助鼻泪管吻合术实物图。a. 激光光纤（直径300微米）。b. 激光光纤的正确定位，方向为鼻中隔-鼻尖方向。c. 在光纤尖端即将穿透中鼻甲前下缘的鼻黏膜之前进行透照。d. 将引导硅胶管的钝头金属探针推入鼻泪管吻合口。

2026年的比较队列进一步记录了Tm:YAG参与泪骨去除：铥激光组42次手术中40次成功，成功率为95.24%[9]。从早期病例系列到新的临床队列，铥激光在狭窄通道内建立局部骨窗的应用脉络已经逐渐清晰。

观察内容	文献结果	应用意义
光纤与内镜结合 [8]	600 μm光纤；局麻；内镜可视化	为微创通道中的激光处理提供实例
病例系列结局 [8]	24/27名患者持续无症状	体现整套手术方案的临床可行性
明确的泪骨去除队列 [9]	40/42次手术成功	直接支持铥激光参与局部去骨
与其他器械的比较 [9]	未观察到显著成功率差异	提供临床工具选择的补充依据

从光源走向完整的微创器械

围绕这一应用，可以进一步开发细径光纤手柄、便于贴近骨面的末端结构、可视化定位，以及冲洗和排烟模块。产品价值不仅来自激光器本身，也来自光源、光纤、内镜和操作端之间的系统协同。

2、在耳科手术中完成毫米级骨开孔

镫骨开孔对精细控制的要求

耳硬化症会使镫骨固定，影响声音传递。镫骨手术需要在底板制作一个很小的开口并置入假体，同时保护邻近的内耳结构[6,7]。在这种毫米级操作中，细光纤的可达性和能量落点控制比单纯追求切割速度更加重要。

图3  镫骨与人工前庭实验模型。左为结构示意，右为实物。该模型用于观察激光作用于微小骨结构及其下方介质的过程。来源：[4] [12]

从离体开孔走向临床应用

1994年的研究已在新鲜人体镫骨上使用Tm:YAG完成开孔：波长2.01 μm、脉宽700 μs、300 μm光纤；在64至328 J/cm²范围内，提高能量面密度可以减少达到开孔所需的照射次数[3]。这为细光纤递送铥激光进行微小骨结构加工提供了直接实验依据。

2022年，Covelli等报告了148例铥激光镫骨手术。多次激光照射组和单次照射结合手动穿孔器组中，气骨导差小于10 dB的比例分别达到87.1%和89.5%[7]。结果说明，铥激光既可以承担重复精细照射，也可以与机械器械组合，形成更灵活的手术流程。

3、关节骨与软骨研究验证局部消融能力

骨与软骨相邻区域需要怎样的工具

关节区域往往同时包含骨、透明软骨和纤维软骨，不同组织对能量的响应并不相同。如果同一套光纤工具能够在盐水环境中处理多种组织，就有机会为关节镜下的局部修整提供新的技术选择。

盐水环境中的牛膝组织实验

Shi等使用约2.014 μm自由振荡脉冲Tm:YAG，通过400或600 μm光纤，在生理盐水中接触处理新鲜牛膝骨、透明软骨和纤维软骨。三类组织均可以被去除，而且消融量随能量面密度上升[1]。

这项研究的价值在于直接验证了铥激光对骨组织的作用，并把光纤传输、盐水环境和骨软骨邻接区域放在同一个实验中。它为后续关节镜器械、扫描方式和热管理研究提供了可继续推进的起点。

实验要素	原文条件 [1]
组织对象	牛膝骨、透明软骨、纤维软骨
传输结构	400/600 μm光纤
作用介质	生理盐水
能量面密度	160–640 J/cm²
消融趋势	随能量面密度上升

4  为什么CW与调制铥光纤值得关注？

细柔性光纤让能量更容易到达目标

约2 μm铥激光可以通过细石英光纤传输，已有骨开孔和相关手术使用300至600 μm量级光纤[1,3,4,8]。光源可以与操作手柄分开布置，末端则围绕弯曲入路、操控角度和内镜工作空间设计。这种结构尤其适合局部骨孔和骨窗，而不是大范围直线截骨。

组织水吸收构成局部去除的物理基础

骨组织并非完全干燥。约2 μm能量与组织水相互作用，使铥激光能够通过局部加热、汽化和材料喷射完成组织去除[1,4]。骨的含水量、矿化程度、厚度和表面状态都会影响结果，因此面向具体部位建立专用参数，正是产品形成差异化的机会。

CW 门控调制和短脉冲各有角色

连续波CW适合在开光期间稳定供能；门控或泵浦调制可以通过脉宽、频率和占空比安排能量释放；调Q则产生更短、峰值更高的脉冲。2003年的铥掺杂光纤研究已比较CW与150至900 ns调Q输出，并在软组织及鸡骨软骨中观察到组织微消融[13]。2019年的1.94 μm铥光纤平台则实现30 W、90 ms、10 Hz长脉冲调制，并通过200 μm光纤完成尿路结石实验[14]。这些研究说明，铥光纤平台已经具备多种时间结构和细光纤高功率输出能力，也为下一步矿化骨验证提供了明确的技术基础。

图4 CW、门控调制和调Q输出的时间结构示意。各行独立归一化。

从邻近应用走向骨切割产品

现有证据形成了互补关系：Tm:YAG研究已经证明约2 μm铥激光能够处理矿化骨并进入局部骨窗和镫骨手术；铥光纤研究则展示了CW、调制和短脉冲输出，以及软组织、软骨和结石处理能力。下一阶段可以把两条路线结合起来，在真实矿化骨上比较CW与不同占空比，测量切缝宽深、去除效率、温升和组织学影响，从而形成属于具体产品的骨切割数据。

输出与系统能力	已有研究基础	面向骨加工的产品机会
连续波CW	5 W连续Tm:YAG已用于泪道局部开窗[8]	稳定扫描与小范围骨窗
门控或长脉冲调制	30 W铥光纤实现90 ms和10 Hz输出[14]	比较不同占空比下的效率与热积累
短脉冲与调Q	150至900 ns铥光纤完成组织与软骨微消融[13]	探索高峰值下的精细去除与热影响控制
成像和反馈	铥光纤已与OCT及凝血模块集成[11]	深度监测 路径规划和穿透预警

5  从局部骨加工走向图像引导系统

成像和能量控制可以放进同一平台

Katta等把1.94 μm纳秒铥光纤激光、1.07 μm镱光纤凝血和OCT成像组合，用于小鼠活体脑组织的精细切除[11]。虽然这项研究中的颅骨由微钻处理，但它展示了铥光纤光源与成像、凝血模块集成的可行结构。面向骨加工，可进一步开发骨面定位、逐层去除、深度监测和穿透预警。

真正的产品价值来自系统协同

铥激光已经跨过“能否作用于骨”的起点。接下来更有价值的问题是：能否通过柔性光纤到达目标，能否根据骨厚和组织环境选择合适的时间结构，能否用成像和温度信息帮助医生判断下一步操作。

面向未来，铥激光有望发展为兼顾柔性递送、精细去除和过程监测的微创骨加工平台。Tm:YAG的骨孔与骨窗研究提供了应用基础，CW和调制铥光纤平台则提供了更灵活的光源架构和集成空间[3,7–9,11,13,14]。

6、高速影像让热量和气泡变得可观察

评价骨加工效果，除了看最终是否形成骨孔，还要观察能量释放过程中发生了什么。Kamalski等利用高速纹影和热像技术记录镫骨下方介质的温度、气泡和颗粒羽流，为优化照射时长、间隔和重复方式提供了直观依据[4,5]。

图4  底板下1 mm处温度随时间变化。蓝线为铥激光，红线为KTP。来源：[4]  [12]

图5  高速纹影时序图。上、中、下分别为KTP、铥激光和CO₂；时刻由左至右为0、100、200、300、500、1000 ms。来源：[4]  [12]

在该实验参数下，铥组在镫骨底板下方2 mm路径上的平均温升为9.4±6.9 ℃，KTP组为4.7±3.5 ℃。两组单次能量分别为600 mJ和100 mJ，因此温升差异更适合从整套参数共同作用来理解。更重要的启示是：平均功率之外，单次能量、照射时间、间隔和液体环境都会共同影响热积累。

7  从高速影像走向精细能量控制

图7 铥激光作用于人体镫骨的高速图像。上排观察底板下方，下排为斜上方观察；红箭头标出气泡，绿箭头标出颗粒羽流。来源：[5,12]。

下一步可以怎样开发

铥激光在泪骨骨窗、镫骨开孔和关节骨消融中已经积累了直接证据，CW与调制铥光纤研究又补充了光源架构和参数控制能力。以局部骨窗和微小骨结构为切入点，结合细光纤末端、扫描策略、温度监测和成像反馈，能够形成一条从离体骨验证到专科器械开发的清晰路线。

8  参考文献

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