1、神光驱病魔 -激光在医学中的应用,激光医学是激光技术的新领域。1960年世界上第一台红宝石激光器问世后，1961年即用于治疗视网膜脱落，1963年激光光刀用于肿瘤切割。70年代医用激光治疗机在临床各科得到广泛应用。1981年联合国卫生组织正式宣布激光医学为医学的一个新分支。,激光医学,激光与中医针灸术结合而形成的“光针”，对镇痛、哮喘、遗尿、高血压等有一定疗效。激光技术为现代医学提供了一种“神力”，能够治疗内科、外科、眼科、皮肤、肿瘤和耳鼻喉科的100多种疾病。,激光以其特有的优越性能解决了许多传统医学的难题。激光治疗最早用于眼科，对视网膜剥离、眼底血管病变、虹膜切开、青光眼等一大批眼科疾患均
2、能用激光治疗。激光手术刀具有术中出血少，可减少细菌感染等优点。,激光己成为有益于人类的幸福之光，生命之光。,激光在医学中发挥作用的原因?,一、激光的热效应 二、压力效应 三、光化效应 四、电磁效应,热效应：组织吸收大量光子后使生物分子和水分子的热运动加剧，局部组织温度升高，则为激光的热效应。,各种激光在生物组织中的产热机制1）有些红外激光，光量子数较小，光子被组织吸收后只能引起生物分子振动和转动的加剧，从而导致局部组织温度升高。这种直接使分子热运动增强的方式，称为直接生热，例如二氧化碳激光照射组织即可直接产热。,2）紫外波段和一些可见光波段的光子量子数较高，它们被组织吸收后能将生物分子的电子激
3、发到高能态，电子从高能态回到基态时释放出的能量也可引起热效应。,一、热效应,激光的热效应对组织的损害 相关因素 1）组织密度（各组织对激光辐射的反应和热损伤的耐受程度不一样） 2）升温的温度,在同一组织，随着温度的升高，组织损伤逐渐加重，临床上可见到以下3种类型1）光凝固 激光辐射造成组织细胞热致性凝固坏死，即为光凝固。其病理改变的肉眼所见为组织发白变硬，光镜下表现为组织结构模糊以至消失。,实验表明，在温度为70时，持续时间1s即可造成人体皮肤的浅二度烧伤。 一般认为，使视网膜产生光凝固的温度低于皮肤光凝固的温度。例如正常眼，用100mW的氩激光，光斑直径100m，曝光时间0.1s，即可在视网
4、膜上产生灰白色的光凝斑。而同样的条件在成人手臂皮肤上就不能造成肉眼可见的损害。,2）光碳化 当激光辐射使组织温度升高到300-400，而不继续迅速上升时，组织可被烧焦变为棕黑色，即为光碳化。 在眼科临床上使用激光治疗时，一般尽量避免发生光碳化。但是，由于热能的传导与扩散，使用大功率连续波激光切割组织时，往往在切口边缘可见到光凝固与光碳化的组织。如果将连续波激光器改为极短的脉冲输出，这时组织切口边缘的光凝固和光碳化就会变得非常轻微。,3）光汽化 用比造成光凝固更高能量的激光束照射组织，使之温度超过100，细胞内外的液体就会变为水蒸汽，失水的细胞皱缩成微粒与水蒸汽一起逃逸出去，这就是光汽化。组织失
5、去细胞处便会裂开。,水的汽化有使组织温升稳定的趋势，直到水被完全汽化，组织温度才会继续上升。当温度骤然升到1000以上时，软组织细胞可由固体直接变为气体，以烟雾的形式喷射出来，这种热效应称为光气化。实际上，用连续波红外激光切割组织时，光汽化和气化过程是并存的。,激光对组织的汽化作用与其波长有关，因为水对中、远红外有很高的吸收率，所以波长10.6m的二氧化碳激光和波长3m左右的氟化氢(HF)激光、Er:YAG激光常被作为“光刀”切割组织，它们均有良好的汽化作用。 光汽化组织的边缘常伴有光凝固的发生，因而光汽化切割活体组织很少出血。,二、压力效应,压力效应：光照射在物体上，把光的动量传递给物体即形
6、成光压，光压与功率密度成正比。激光的压力来自两个方面，一是辐射压力，当功率密度为：108 W/cm 2时，辐射压强可达3400 Pa，二是功率密度超过人体损伤的阈值时，组织蒸发、气化产生的冲击压力。辐射压力和冲击压力构成了总压力。,临床上许多治疗利用压力效应，如:眼科中的压力打孔，降低眼压治疗青光眼；在晶状体上打孔治疗白内障。,三、光化效应,光化效应：习惯上把光辐照化学系统所引起的化学反应叫光化反应。激光可以直接引起这种化学反应，激光的这种作用称为光化作用。生命物质的活动、生长、繁殖等是靠生化作用将营养物质在酶的帮助下，经过化学反应使之合成、分解成生命活动所需要的物质和能量的结果。,光化作用的
7、最基本规律是：特定光化反应要特定波长的光子来引发。引起光化反应的光谱范围通常是350-700nm 的近紫外线和可见光。,四、电磁效应,电磁效应：研究证明，光与生物组织作用时，起作用的仅仅是电场强度。激光的电场强度与其功率密度直接有关。很高功率密度的调Q激光或锁模激光，其功率密度很大，其电场强度极高，它能在生物组织中产生高温、高压和高强度，导致生物组织电系统发生急剧变化，当这种激光与生物组织作用时，就可能在生物体内产生光学谐振波，发生电致伸缩（电致伸缩效应是指电介质在外电场的诱导极化作用下产生形变的现象），使生物分子电离、极化。,激光刀的主体是一台激光器，包括电源和控制台。激光器是固定的，通过可
8、以自由弯曲的玻璃纤维或塑料纤维传输，在它端部透镜的聚焦作用下，变成直径只有几埃（一埃等于一亿分之一厘米）的“尖锐”光束。,激光“刀”是什么样的呢？,二氧化碳激光刀,改进后简单而实用的光刀,医生用激光刀动手术,优点1：激光能量高度集中，产生高热。常用的二氧化碳激光“刀”，刀刃就是激光束聚集起来的焦点，焦点可以小到0.1 毫米，焦点上的功率密度达到每平方厘米10 万瓦。这样的光“刀”所到之处，不管是皮肤、肌肉，还是骨头，都会迎刃而解。,优点2：十分轻快，并能精确控制,用功率为50 瓦的激光“刀”后，切开皮肤的速度为每秒钟10 厘米左右，切缝深度约1 毫米，和普通手术刀差不多。 用激光“刀”来切开骨
9、头，几乎和切皮肤一样“快”，这就比普通手术刀优越多了。一般来说，切骨手术要使用锯子和凿子，比如打开一小块头骨就要用一个小时，医生费力，病人受苦。使用激光“刀”，就可以大大减轻医生的劳动强度，并减轻病人的痛苦。,激光刀优点,优点3：激光对生物组织有热凝固效应，因此它可以封闭切开的小血管，减少出血。,比如血管瘤，一动刀就会出血，往往危及生命，是碰不得的地方；医术再高明的医生也爱莫能助。自从有了防止出血的激光手术“刀”，医生就大胆地闯入了这块禁地了 。,优点4：激光刀可以不直接接触组织，不会产生交叉感染。,优点5：有了光导纤维，激光就可以钻到人的肚子里为人治病。医生把它和胃镜配合起来，送到病人胃里，
10、如发现胃溃疡出血，只要一开激光，立即能使出血点凝固止血，不用开膛破肚，就可以治好病。除了治疗胃溃疡外，激光还可以进入食道、气管、腹腔，做多种手术。,几种常用的激光刀,CO2激光刀：采用封离型CO2激光器，这种激光器能辐射波长为10.6微米的激光束。是不可见远红外光。这种波长的激光几乎全部能被人体组织中的水吸收。 CO2激光刀穿入组织深度仅0.5-1.0mm深。当激光束经聚焦镜输出，聚焦点产生的高温能将靶组织汽化，可作切割，也可作烧灼，凝固手术。,掺Nd:YAG激光刀：掺Nd:YAG激光是在钇-铝-石榴石晶体加入钕元素，产生波长为1.064um的激光束。人体组织中的水对这种波长的激光吸收能力比较
11、弱。用它作为切除组织的手术刀，比 CO2激光刀略差一点。但其穿透能力强，另外它可顺利通过光纤传输，利用内窥镜对人体内部组织进行治疗。,氩离子激光手术刀：氩离子激光器的辐射波长为0.488-0.515um,几乎不能被人体组织中的水所吸收，但它能被血液中的血红朊吸收，使血管中的血因此而被凝固，因此有很好的止血作用。,组合式激光手术刀：如：掺钕钇铝石榴石与二氧化碳激光器组合。 使两种激光同轴工作。特点是：一边止血凝固，一边开刀切割。掺钕钇铝石榴石与二氧化碳激光器所辐射的红外激光不可见，采用激光二极管作为引导光束。,大功率氩离子激光器,神采奕奕整容术 激光可以解决的皮肤问题1）色素性病变如胎记、色素斑
12、、雀斑、老年斑等； 2）皮肤浅在的肿瘤、赘生物如色素痣、皮赘、汗管瘤等； 3）皮肤血管性疾病包括草莓状血管瘤、鲜红斑痣、毛细血管扩张、蜘蛛痣等； 4）激光脱毛身体各个部位的多余毛发去除； 5）皮肤美化包括嫩肤、美白、去皱等等。,激光除痣原理：利用激光在瞬间爆发巨大能量作用于色素组织，使色素击碎，分解，被巨噬细胞吞噬掉，随淋巴循环排出体外，达到祛除色素的目的。 激光除痣适应症：对各色素治疗效果明显。如太田痣、色素痣、不良纹眉、纹眼线、纹身、老年斑、鲜红斑痣、红色纹眉、纹身、静脉曲张血管疾病、血管病变等。,一举铲除美丽公敌-莱茜尔脱毛风靡全球,LightSheer彩光脱毛:系统选用的800纳米波长
13、的彩光进行脱毛的，这种波长的彩光对毛囊黑色素细胞特别敏感，而对正常表皮无损害。它的脱毛原理是，使彩光被毛干和毛囊中的黑色素吸收转化成为热能从而升高毛囊温度；当温度上升到足够高时毛囊结构发生不可逆转的破坏，已破坏的毛囊经一段自然生理过程之后被去除，从而达到永久性脱毛的目的。,除皱原理：运用最新激光-射频联合技术照射皮肤，可使真皮层增厚、减少皱纹，刺激受损的胶原层，产生新的胶原质，从而填平因胶原减少而出现褶皱的皮肤；加热真皮组织层，利用人体自身修复机能刺激组织再生重建，使真皮层增厚。,光子嫩肤技术的治疗原理 A 生物刺激作用：强脉冲光作用于皮肤后产生的光化学作用，使真皮层的胶原纤维和弹力纤维内部产
14、生分子结构的化学变化，恢复原有弹性。另外，其所产生的光热作用，可增强血管功能，使循环改善，从而达到消除皱纹，缩小毛孔的治疗效果。 B 光热解原理：由于病变组织内的色素团含量远远多于正常皮肤组织，其在吸收光之后产生的升温也高于皮肤。利用它们的温差使病变血管封闭，色素破裂分解，而不损伤正常组织。,光子嫩肤实际上就是利用脉冲强光(intensive pulse light， IPL)对皮肤进行一种带有美容性质的治疗，其功能是消除/减淡皮肤各种色素斑、增强皮肤弹性，消除细小皱纹、改善面部毛细血管扩张、改善面部毛孔粗大和皮肤粗糙，也能改善发黄的皮肤色彩等。,光子嫩肤前后,湖北康达产品：光子嫩肤仪,技术参
15、数 光 源：强脉冲光源 电 源：220V22V/50Hz1Hz 光斑面积：1030mm2 标准治疗头：560nm-1200nm 695nm-1200nm 内冷却温度：0 能量密度：0-55J/cm2,脉冲个数：2-20 脉冲宽度：1-50ms 脉冲间隔：1-50ms 体 积：500350850mm3 导光系统：内冷却光导晶体直接耦合 冷却方式：半导体制冷/密闭循环强制水冷 重 量：55Kg,KD-型光子嫩肤仪,顾盼回眸百媚生-激光在眼科治疗中的应用,（一）矫正视力的激光“扳手”准分子激光角膜切削术(PRK 手术)：PRK是激光角膜表面切削术的简称。用PRK矫正近视眼，是利用准分子激光的高光子能
16、量对生物组织产生光化学分解作用，用电脑控制激光的能量强度，发射频率和光圈大小等参数，直接对角膜光学区进行切削，切削深度精确，切削面光滑，而对临近组织无损伤，因此被用来改变角膜曲率以矫正近视和散光。这种方法只需要消融角膜浅层基质，矫正近视100-600度， 对眼角膜的生物学特性没有明显影响。,（二）青光眼患者的福音,什么是青光眼？ 青光眼眼内压调整功能发生障碍使眼压异常升高，因而视功能障碍，并伴有视网膜形态学变化的疾病。因瞳孔多少带有青绿色，故有此名。,激光治疗方法 眼球有进水口和排水通道，是一密闭球体。减少进入的量，并增加排水途径，就可以降低压力，这就是“截”源“开”流的办法。 手术时，医生向
17、结膜皮层插入一根针，用石英光纤把低激光输送到巩膜上，通过控制，使发射的激光同光纤的方向成直角，在巩膜上烧出直径为0.2-0.3毫米的小孔。让一种药剂流到结膜和巩膜之间的腔体内，以保持合适的眼压。,（三）激光治疗白内障,治疗方法 ：治疗时选择视轴部位，借助于瞄准光聚焦于膜性白内障表面，根据其性质、厚薄及致密程度，从小能量开始，逐渐递增，作穿凿性击射。当脚端开关触发后，立即在激光焦点处产生闪光，囊膜或纤维膜被击穿出现透明小孔，然后沿小孔边缘继续切割，逐渐扩大至满意的直径为止，孔径以不超过34mm为宜。,人眼的晶状体像一个透明的双凸透镜，光线透过它在视网膜上汇聚。当晶状体混浊时光线的透过就要受影响，
18、看东西就会不清楚，这种晶状体的混浊称为白内障。,自从1960年人们首次认识激光以来，无论是科学家与公众，都对激光在牙科的应用给予了很大的关注。虽然目前还有一些有关激光的梦想还没有实现，但是毕竟有许多的设想已经成为现实，例如，最早梦想的无痛或无接触的去腐已变成可能，另外激光已经开始应用在龋病学、牙体牙髓病学、牙周病学、口腔外科学和诊断学方面。特别是近十年，激光在牙科应用方面的研究已经变成热点学科。,以光还牙激光在牙科中的应用,（1）友好的切开牙龈,用激光刀做牙龈手术时，激光的高温把血管切断的同时，已经将断面封闭，把出血控制在很小的范围内。牙齿拔除后，由于不可避免会造成韧带和牙龈冠状组织损伤，往往
19、导致大量的出血和创面感染，这时可采用激光束封闭血管和清创，除去残余的韧带和游离组织。,（2）填料固化,医生在用高分子化合材料来填充完龋齿时，需要对膏状的高分子化合材料进行固化。这种固化对光的要求很高，如病变靠近咽喉部位，普通光无法照射，没法固化。采用光导系统的激光牙科固化仪，将光斑对准固化部位，照射十几秒钟即可固化，迅速可靠。,（3）无振动噪声的牙科钻孔,利用紫翠宝石激光源，经倍频后通过光纤传递的激光束，通常为毫秒级的脉冲，代替医生原用的钻锥。这种光钻彻底消除了振动和噪音。,（4）激光“牙刷”,龋齿和健康牙齿之间的激光吸收存在5倍的差异，因此可制造出激光牙刷，使龋齿的黑色部分被烧蚀，而健康牙齿
20、的珐琅质则安然无恙。,早在几十年前，就有人提议采用激光手术进行伤口愈合，但是由于产生的温度太高造成皮肤或人体组织烧伤而被遗弃。新技术采用了智能激光，在工作的时候可以调整自己的温度。从而能够避免这一问题的出现。,研究人员使用以色列奥姆雷克斯生物技术公司生产的一种特殊白蛋白作为生物黏合剂，把这种特殊生物胶涂在切口的两侧。用激光把它加热到适当的温度，使胶浓缩并产生硬壳，从而能够保护伤口，使其能够更快愈合，又能阻止细菌感染。新方法与传统的缝合术相比能减少疤痕，并能更好地保护伤口，使伤口免受感染。,激光缝合,激光与内窥镜结合治疗结石,在水环境下钬激光距离组织 以上，其能量就会安全地被水吸收，因此治疗时采
21、取准接触式近距离操作。当钬激光与组织间隔 时，则主要起凝血作用。钬激光还有一个特点，就是其光波可以经由氧化硅石英光纤传导，这种光纤是可曲性的，因此非常适合在内镜下进行治疗。,钬激光是以稀有金属钬为激发介质的固态脉冲式激光，波长为 ，在水中有很高的吸收系数。由于人体组织含有大量水分，当钬激光与组织接触后能量立即就被表层组织吸收，因此使得钬激光具有极好的切割能力和组织切除能力。钬激光穿透较浅，能够进行精确切割而不会损伤周围组织。钬激光的组织热作用深度为，在组织切割过程中对于直径为 的血管也可止血。,钬激光治疗泌尿系结石的优点 钬激光碎石技术操作简单，通过膀胱镜、输尿管镜或经皮肾镜看到结石后，只需将
22、光纤直接接触结石表面激发激光即可。 钬激光可以通过热效应高效粉碎各种成分的泌尿系结石。 钬激光产生的残余热能还具有明显的止血效果。 对于阻碍结石排出的炎性息肉，可以在碎石时一并用钬激光予以切除，大大提高了结石治疗的一次成功率。,手术前,手术中,手术后,光动力学法治癌：Photodynamic Therapy(PDT)是指某些生物染料，能被恶性肿瘤选择性吸收和滞留，在特定波长的照射下，能激发出特异的荧光（用于诊断）。在有O2条件下，接受波长与吸收峰相一致的光照射时，起光化效应，破坏其所在的组织，这一系列化学反应过程，被称为光敏反应，利用这种效应治疗恶性肿瘤，称为光动力学疗法。,光敏剂：1）对生物
23、机体本身无毒。2）药物只被癌组织吸收和储存。3）能吸收一定波长的光，使癌组织呈荧光反应，并能破坏癌细胞而对正常细胞无损害。,激光治癌,血卟啉衍生物（HPD）,无痛激光采血仪,工作原理:仪器中激光发射器发射一束波长为2940nm的单脉冲的激光。在镜头片（一次性）的配合下，细微的光束打在采血者手指的滑囊处，其瞬间温度可达1000C，作用时间极短（不超过千分之四秒），使得皮肤表皮组织溶解、挥发，出现一个0.3mm的小孔，而打孔后的残留物呈现出等离子状态，吸附在镜头片的表面。,产品特点 (1)无痛：人的痛感神经还来不及传输疼痛的信息，仪器在千分之四秒就完成了打孔的过程，所以激光采血几乎无痛。患者只感到
24、有轻微的压迫感。(2)无交叉感染：该仪器采集血样的整个过程中，没有器械直接介入人体，因此非常安全。,(3)血样样本纯度高：激光在皮肤组织中产生的高温（瞬间1000度），使皮肤孔壁形成组织蛋白变性，即凝胶状态，避免了皮肤浅层组织液细胞外液的渗出，使血样的质量较好，保证了检测结果的准确性、客观性。(4)客观质控标准：激光能量的量化输出和定量是非常准确的，改变了手工针刺采血的主观性，满足了临床检验项目的质量控制要求。,古树新芽：激光针灸原理：根据一定的波长可以不同程度地穿透机体，并产生光照活化、热刺激等一系列生化反应的原理，按照祖国医学的理论基础，根据经络学说，用激光束代替传统的机械刺激和热刺激。特
25、点：与传统的针灸相比，激光针灸有无痛、无菌、安全、可控等优点，避免了传统针灸可能出现的滞针、弯针、断针和刺伤内脏等危险。,激光神针 （广州市智慧星电子有限公司）,美最新研究显示或可利用激光消灭艾滋病病毒,据美国发现月刊网站报道，美国亚利桑那州立大学物理学家岑昆通（音）进行的研究表明，激光可以消灭一些病毒。报道说，病毒的外壳有振动频率。岑昆通利用近红外激光刺激病毒的外壳，并使振动的力量大到足以破坏病毒的外壳。他今年3月进行的初步测试显示，激光不仅可以消灭烟草坏死病毒和m13噬菌体病毒，还能摧毁试管中的艾滋病病毒。,岑昆通说：“通过透析将血液导出体外后，可以用激光使艾滋病病毒失去活性，然后将清除了艾滋病病毒的血液重新导回体内。” 岑昆通认为，血液细胞不会因此受到影响。他说，这项技术可能有助于消灭艾滋病病毒和预防艾滋病。,激光医学应用最新研究,
