激光在醫(yī)學上的應用

1、激光在醫(yī)學上的應用英文：laser in medicine激光是利用受激發(fā)射放大原理產生的高相干性、高強度的單色光。產生激光束的光源稱激光器，在醫(yī)學領域里有廣泛的用途。激光醫(yī)學是一門新興的邊緣學科，其內容包括用激光新技術去研究、診斷、預防和治療疾病。激光已應用于內、外、婦、兒、眼、耳鼻喉、口腔、皮膚、腫瘤、針灸、理療等臨床各科。它不僅為研究生命科學和研究疾病的發(fā)生發(fā)展開辟了新的研究途徑，而且為臨床診治疾病提供了嶄新的手段。激光醫(yī)學發(fā)展簡史 1960年第一臺紅寶石激光器研制成功，1961年即用于眼科進行視網膜光凝固治療。此后有關激光的生理作用、激光的生物效應等論文相繼發(fā)表。1966年用CO2激光

2、束切除狗的肝臟，證明術中出血很少，從而開創(chuàng)激光手術；1968年用激光治療頜面部病變；1969年用激光刀完成胸廓切開術；1971年石英光導纖維研制成功，使氬離子(Ar+)激光和摻釹釔鋁石榴石(YAG)激光得以進入體腔內進行治療；1972年手術顯微鏡配合CO2激光進行喉部手術成功，從而開始激光顯微手術。中國從1973年開始將CO2激光用于臨床，以后又陸續(xù)將Ar+激光、YAG 激光、紅寶石激光引入到臨床各科。1965年和1966年動物實驗和臨床觀察證明氦氖 (He-Ne)激光有止痛、消炎、提高免疫功能等作用，將其用于局部照射治療，從而開創(chuàng)激光理療。中國在1974年將激光用于理療。1966年后激光應用

3、于穴位照射，從而開創(chuàng)激光針灸治療。1970年He-Ne激光穴位照射治療高血壓病，取得良好效果，以后用于治療支氣管炎、子宮附件炎也取得良效。1976年制成He-Ne激光光針儀，用于以治療傳統(tǒng)上常用毫針治療的急慢性病。1960年研制成新的光敏劑血卟啉衍生物(HPD)，為用激光光動力學診斷和治療惡性腫瘤開辟一條途徑。在1978年中國引進這項技術，現(xiàn)已用于消化道、呼吸道、泌尿道、頭頸部、皮膚腫瘤的診斷和治療。目前醫(yī)用激光器已與電子計算機、光導纖維、圖像分析、攝像、錄像、熒光光譜和超聲技術等新技術結合。醫(yī)用激光器的種類 常用的醫(yī)用激光器有以下幾種：氦氖激光器。輸出波長為6328的紅色激光。特點是結構簡單

4、，操作方便，價廉，壽命長，使用萬小時以上。用于消炎、鎮(zhèn)痛或作激光光針和理療。二氧化碳激光器。輸出波長為 10.6m 的遠紅外激光。特點是輸出功率大，用作激光刀進行燒灼、切割和汽化。氬離子激光器。輸出波長為4880和5145的藍綠色激光。特點是功率大，又在可見光范圍。用于光凝固治療，如眼底病和十二指腸、胃潰瘍的光凝固治療。摻釹釔鋁石榴石激光器。輸出波長為 1.060m的近紅外激光。特點是輸出功率大，對組織作用深而均勻，對紅色組織有親和力，又可用光導纖維傳輸。常與內窺鏡結合進入腔內治療腫瘤、息肉、出血等，是最常用的激光器之一。其他準分子激光器、銅蒸氣激光器、紅寶石固體激光器、半導體激光器等在臨床上

5、也經常使用。激光的生物效應 一般認為激光有五個方面的效應： 熱作用。主要是在可見光和紅外光范圍的激光引起的。弱激光不會直接造成不可逆損傷，可促使血管擴張，血液流動加強，從而改善局部的營養(yǎng)狀態(tài)，促進傷口和潰瘍的愈合，還具有鎮(zhèn)痛和緩解肌肉痙攣等作用。強激光直接造成生物組織的不可逆性損傷，故可用以清除各種贅生物，如疣、痣、癌等，或凝固出血點、封閉破孔等。 壓力作用。激光照射到人體上形成一種壓力(光壓)。如果激光呈大功率脈沖狀態(tài)，則產生的壓力很強。若激光聚焦功率為108Wcm2則其壓力可達40g/cm2。強激光照射到生物組織上時，使組織汽化，產生熱膨脹，這時體積劇烈增加而產生巨大的壓力，可以大至幾百個

6、大氣壓，破壞性較大。臨床上可利用這種壓力在眼睛上房角處打孔，以溝通房水，降低眼壓，治療青光眼，還可以利用這種沖擊波的力量來治療后發(fā)性白內障和玻璃體出血后形成的機化索條等。 光化學作用。利用激光能量激活體內某些化學反應。其中包括光致分解（吸收光能而導致化學分解的過程）、光致氧化(光作用下，反應物失去電子的過程)、光致聚合(光作用下，小分子聚合成大分子的過程)、光致敏化（在光敏劑的參與下，用特定波長的光作用而產生的化學反應）等四種主要類型。光敏化治療是以血卟啉衍生物為代表的光動力學療法，用以破壞癌細胞，需要氧分子參加才能起反應。另一類光敏劑如補骨脂素不需氧分子參加。局部涂補骨酯酊后，再用紫外激光局

7、部照射，可以治療白癜風和銀屑病等疾病。 電磁場作用。高功率激光所產生的強電磁場，可以使生物組織發(fā)生明顯的變化。 刺激作用。主要指功率較低的HeNe激光對機體的作用?？纱龠M神經再生，毛發(fā)生長，降低的血細胞回升，使骨痂生長迅速而使骨折愈合，還可抑制細菌生長從而消炎止痛。以上五種效應中，壓力效應和電磁場效應主要為大功率或中等功率激光所具有。而光化學反應和光刺激作用主要由小功率激光引起，熱效應則大、中、小三種功率的激光均有。激光手術 即利用功率密度較高的激光束，對病灶進行汽化、凝固、切割。特點是：出血少或不出血。激光有熱凝固作用，能封閉直徑小于1mm的動脈和2mm的靜脈，因此術中可以少出血或不出血，術

8、中或術后可以不輸血或少輸血。減少感染機會。激光對組織無機械接觸，而且激光的高溫還可以殺菌，故可以減少傷口感染率。防止腫瘤轉移。連續(xù)激光手術時封閉了小血管和淋巴管，又不壓迫腫瘤，從而防止腫瘤轉移。精確度高。由激光器發(fā)射出的激光束是以定向的方式幾乎毫不發(fā)散地沿空間極小的立體角范圍傳播，能量集中，故可以精確地切除很小的病變，其切口邊緣銳利，對不足1mm 的病變亦可進行手術。手術時間短。術中多數小血管不出血，不需結扎；出血量少，手術清晰，病變和正常組織易于分辨，故激光手術時間短。可做腔內精細手術。借助各種內窺鏡（如喉鏡、氣管鏡、食管鏡、胃鏡、膀胱鏡等）或外科顯微鏡，通過光導纖維將激光束導入臟器腔或血管

9、內，可進行凝固止血或汽化切割病變組織（息肉、癌腫等），也可以粉碎結石、清除血管內血栓等。術后反應輕，副作用小。激光手術常采用凝固止血術、切割術和汽化術三種方式（見手術）。 激光凝固止血術。激光原光束或聚焦后的光束照射到病變處，使組織溫度達到55100，病變組織凝固、壞死，隨后結痂，自行脫落而痊愈，這種方法主要用以治療眼底病，如視網膜裂孔、視網膜劈裂癥、中心性漿液性視網膜病變、出血性黃斑盤狀變性、出血性富克斯氏斑、視網膜靜脈分支阻塞癥、視網膜靜脈周圍炎、糖尿病性視網膜病變等，也用于消化道出血（如十二指腸、胃潰瘍、食管靜脈曲張的出血）、鼻出血、皮膚各種血管病的治療。激光切割術。50W以上的CO2激

10、光和 30W以上的Nd-YAG激光聚焦以后對組織進行切割手術，切割的組織包括皮膚、皮下脂肪、筋膜、肌肉、硬腦膜、腦、脊髓、周圍神經、心臟、肝、腎、胃、肺和腫瘤組織等，用激光手術切割，切口光滑不出血或極少出血。對不同組織需要不同的激光功率。激光切割對切口周圍組織的損傷并不嚴重。臨床常用激光切除肝臟，切除燒傷的焦痂、骨板、痔核、腫瘤等。已研制成“激光石英石刀”和“激光藍寶石刀”，可以一邊切開組織，一邊使血管凝固、封閉，手術中出血量比電刀減少2/3以上。 激光汽化術。激光對病變組織作用，使溫度超過 100時，組織可以蒸發(fā)出水蒸氣，汽化術因而得名。激光手術多采用這種方法，如對贅生物、燒傷創(chuàng)面、褥瘡的潰

11、瘍、色素痣、尖銳濕疣、尋常疣、蹠疣、汗管角化瘤、肉芽腫、聲帶息肉、神經性皮炎、胼胝、腋臭、乳頭狀瘤、纖維瘤等均用汽化術清除。用激光汽化良性腫瘤，一般一次治愈率可達100。對惡性腫瘤（如皮膚癌、喉癌、上腭癌、鼻腔癌、唇癌、外陰癌、癌等) 汽化治療效果也是滿意的。對皮膚癌效果最好，一般一次治愈率可達100，5年復發(fā)率基底細胞癌約為8，鱗狀上皮癌復發(fā)率10。為了減少心室壁的厚度，可用Ar+激光對預定除去的心肌組織進行汽化。用激光作瓣膜狹窄的分離術，可避免常規(guī)手術時出現(xiàn)的分離不徹底、分離過多或出現(xiàn)瓣膜破裂等缺點?！凹す庋艹尚涡g”是用激光治療心血管栓塞，可用Ar+激光把沉積物汽化。用不產生熱效應的準分

12、子激光進行這種手術，效果更好。用激光汽化動脈內斑塊后產生的是 CO2、水和極少的余灰，所以不會產生新的栓子，余灰最終為機體的防御系統(tǒng)所清除。又可利用激光進行吻合，即用一定劑量的激光照射血管、神經、腸的吻合部位，使受照處的蛋白質融熔，隨即固化、凝結，從而使該部位產生緊密的粘合。激光針灸 用弱激光照射穴位進行治療的方法。是中國傳統(tǒng)醫(yī)學與新技術相結合的產物，與傳統(tǒng)針灸相比較互有長短。最常使用的是He-Ne激光，它具有無痛、無感染、無損傷、治療時間短等優(yōu)點。激光光動力學治療(PDT) 指在光敏劑血卟啉衍生物的參與下，激光照射到病變組織處(如腫瘤)，病毒、霉菌感染等處，病變組織發(fā)生破壞、壞死，而正常組織

13、則不受影響的一種治療技術。這種作用必須有氧的參與才能發(fā)揮，所以又稱光敏化氧化作用，是一種光敏化治療。1976年研究激光光動力學治療的機理時，發(fā)現(xiàn)用波長 620640nm的激光照射含有血卟啉衍生物(HPD)的癌組織時，在能量轉移過程中產生的單態(tài)氧達到一定濃度時，可以破壞癌細胞。HPD是目前診斷和治療惡性腫瘤的最佳光敏劑。對腫瘤的親和力比正常組織大210倍，從腫瘤組織排出體外的時間也比正常組織晚72小時。使用HPD后，再用630nm波長的激光照射腫瘤，就可以使腫瘤細胞氧化、壞死。在405nm波長的激光照射下，HPD能產生橘紅色的熒光，可借此早期診斷惡性腫瘤，在約5個癌細胞的厚度時即可以檢測出其熒光

14、。PDT對表淺的癌腫治療效果較好，但不能殺滅深部的癌細胞。這種治療方法已應用于治療皮膚癌（基底細胞癌、鱗狀上皮癌等）和配合內窺鏡進行腔內腫瘤（肺癌、食道癌、胃癌、直腸癌、膀胱癌等）的治療，其有效率可達85。主要副作用是產生皮膚光敏反應，產生光敏性皮炎，只要在治療期間防止直接陽光照射，不看電視，即可以防止光敏性皮炎的發(fā)生。激光理療 即利用弱激光對病變部位進行局部照射治療。常用的激光是擴束的CO2激光和He-Ne激光二種。擴束CO2激光治療的原理是:CO2激光發(fā)出10600nm的遠紅外線作用到機體，使生物分子振動加劇，局部組織溫度上升，血管擴張，血流速度加快，組織代謝加快，新陳代謝旺盛，加強組織營

15、養(yǎng)和組織再生能力，增強組織細胞活性，加速代謝產物的吸收。它對機體的作用包括以下三個主要方面：擴張血管，改善血液循環(huán)。這主要通過神經反射和體液而產生。解除平滑肌和骨骼肌的痙攣。CO2激光擴束照射腹壁淺層，通過反射使胃腸平滑肌松弛和蠕動減慢。遠紅外線作用在皮膚上，血管內血液溫度上升，流到肌肉，使肌肉溫度也上升，作用在纖維上，使其興奮性下降，于是骨骼肌的痙攣緩解。鎮(zhèn)痛作用。遠紅外線的加熱作用降低感覺神經的興奮性，另外，加熱本身作為一種新的刺激與疼痛刺激的沖動同時傳到中樞神經系統(tǒng)，在中樞神經系統(tǒng)內形成干擾，減弱痛的感覺。在熱的作用下，滲出物吸收加速，組織張力下降，腫脹減退，而使疼痛減弱。加熱作用下肌張

16、力也下降，肌肉痙攣減輕，疼痛也減輕。CO2激光擴束治療主要依靠熱效應，故對慢性炎癥如風濕性關節(jié)炎、類風濕性關節(jié)炎、支氣管哮喘、骨性關節(jié)炎、纖維組織炎、肌肉勞損、盆腔炎、慢性子宮附件炎、皮膚潰瘍、神經性皮炎、顳頜關節(jié)紊亂、肩關節(jié)周圍炎、腰肌勞損、網球肘、腱鞘炎、滑囊炎、濕疹、外陰瘙癢癥、慢性喉炎等效果明顯。HeNe激光治療原理有生物電場假說、光調節(jié)假說、細胞膜受體假說和偏振刺激假說等。 He-Ne激光對機體主要產生刺激作用，可促進神經再生，加速骨折愈合，促使白細胞恢復正常，促進毛發(fā)生長，促進免疫功能加強，促使炎癥消退等。對急性炎癥有效，如瞼腺炎、皰疹性角膜炎、瞼緣炎、急性淚囊炎、黃斑出血、中心性

17、漿液性視網膜病變，外耳道癤、鼻癤、牙齦炎、冠周炎、根尖周圍炎、原發(fā)性白細胞減少癥、急性乳腺炎、肛門皸裂、外痔血栓形成、甲溝炎、慢性前列腺炎、斑禿、外陰白斑、外陰瘙癢癥等。激光診斷和檢測 可用于臨床診斷和科學研究，激光全息技術在醫(yī)學上更有廣泛的發(fā)展前途。 激光全息術。利用激光相干原理將物體在空間存在情況的全部信息記錄下來的技術。全息照相記錄物體反射光波的振幅和相位值，不需透鏡聚焦，所以也稱無透鏡照相；全息照片是三維的，有立體感，如看到實物一樣，當觀察角度改變時，甚至可繞過障礙物看到被擋住的物體；全息照片每一部分都能再現(xiàn)整個圖像，取其中任何一塊，都可以再現(xiàn)一個完整的圖像；同一底片上，可多次連續(xù)曝光

18、，重復記錄幾個圖像，而且每個圖像不受其他圖像的干擾而單獨顯示。全息照相包括的物體的信息比較完整，如一張眼底全息照片可以記錄眼內各層較為完整的信息?？梢苑謩e研究角膜、晶狀體、玻璃體和視網膜各層，可以測出視盤凹陷、黑色素瘤體、玻璃體內的新生血管的立體尺寸、眼內異物、玻璃體索條的生長、白內障的發(fā)展、視網膜水腫的改變。全息濾片矯治白內障已取得實驗性成功。在牙科用激光全息術測量低水平力引起的微小動度，如研究給牙加力后，觀察牙在軸向或水平方向的位移。超聲波和激光配合應用的激光超聲全息攝影術，利用超聲波產生全息圖像，而用激光使之再現(xiàn)，這種方法可以分辨1mm大小的乳腺癌，還能拍攝出心臟的形態(tài)和運動，肺的形態(tài)和

19、運動，胃腸蠕動情況，胃的輪廓、軟組織和骨骼結構等。 自體熒光檢測法。是常用的激光診斷方法。不同分子結構能產生不同的自體熒光光譜，病變組織或惡性腫瘤與正常組織分子結構不同，用激光照射后，高靈敏度光譜分析器可以區(qū)分出它們差異。用4765的Ar+激光作為激發(fā)光源，照射疑為癌癥的組織，若是癌癥，則在63006800和7000處將出現(xiàn)峰值，而非癌組織中則不出現(xiàn)峰值，故上述激光的頻譜可以作為癌的特征光譜。用波長為4880的Ar+激光照射牙齒，齲齒會發(fā)出長于5400波長的熒光。故用此法可以早期發(fā)現(xiàn)和治療齲齒。也可用調Q的Nd-YAG激光照射血清樣品，使之成等離子體化，再測其熒光光譜，借此可以測出含量低至50

20、ng/ml的痕量元素。用337nm的氮分子激光作激發(fā)光源，可測定心、腦、肝、腎之類器官的氫氣供給和消耗之間的不平衡狀態(tài)。 激光熒光檢測。使用一定熒光藥物后，再用特定波長的激光進行照射。若是癌癥，則發(fā)出特有的熒光，故可用來早期診斷癌癥。如將血卟啉衍生物靜脈注入人體后，再用405nm波長的氪分子激光局部檢測，癌細胞會發(fā)出橘紅色熒光，而正常組織不會。將熒光素鈉鹽靜脈注射、口服或灌腸后再用441.6nm波長的氦鎘(He-Cd)激光進行局部照射，癌癥組織會發(fā)出黃色熒光，正常組織不發(fā)熒光或熒光很弱。 激光散斑分析法。指激光束被粗糙表面反射或不均勻介質散射而形成的斑紋。此法可用于激光散斑驗光，視網膜功能檢查

21、，血液、尿液分析和血流測量等。激光散斑驗光是一種新的驗光方法，比傳統(tǒng)方法簡便、迅速和準確。其原理是利用單色性很好的HeNe激光，照在漫射屏后產生看得見的斑紋圖樣，當觀察者與漫射屏間有相對運動時，觀察到的斑紋運動能反映出觀察者的屈光狀態(tài)。斑點向下運動，則為近視；向上運動則為遠視；斜動或滾動，則為散光；沒有明顯運動，則為正常。散斑分析血液和尿液是使HeNe激光透過血液或尿液后，照到毛玻璃片上，從毛玻璃散斑情況可分析血液或尿液有無異常，若透過尿液的激光在毛玻璃上除產生光源亮斑以外，未見其他亮點，則尿液正常。若光斑周圍有很密的亮點，則可診斷為炎癥（如膀胱炎或前列腺炎）。激光多普勒效應。即當激光照射運動著的流體時，跟隨流體運動的粒子將激光散射，散射的激光的頻率發(fā)生變化，這頻率與入射激光頻率之差，稱為多普勒頻移或拍頻，這頻移正比于粒子速度（即流速），故測出頻移就可測得流體速度，用這種方法可測量微循環(huán)的血流速度和測量電泳遷移率和擴散系數等。利用激光多普勒效應可以觀察人體末梢血管的血液動力學改變。觀察甲皺、耳垂、口唇等部位的毛細血管的血液動力學變化有助于診斷動脈硬化、冠心病、各種休克、血管內彌漫性凝血等。激光流動細胞分析法。能快速分析各種生物細