陳小藝-激光在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用課件

神光驅(qū)病魔

-激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

激光醫(yī)學(xué)是激光技術(shù)的新領(lǐng)域。1960年世界上第一臺(tái)紅寶石激光器問世后，1961年即用于治療視網(wǎng)膜脫落，1963年激光光刀用于腫瘤切割。70年代醫(yī)用激光治療機(jī)在臨床各科得到廣泛應(yīng)用。1981年聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織正式宣布激光醫(yī)學(xué)為醫(yī)學(xué)的一個(gè)新分支。激光醫(yī)學(xué)

激光與中醫(yī)針灸術(shù)結(jié)合而形成的“光針”，對(duì)鎮(zhèn)痛、哮喘、遺尿、高血壓等有一定療效。激光技術(shù)為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)提供了一種“神力”，能夠治療內(nèi)科、外科、眼科、皮膚、腫瘤和耳鼻喉科的100多種疾病。激光以其特有的優(yōu)越性能解決了許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的難題。激光治療最早用于眼科，對(duì)視網(wǎng)膜剝離、眼底血管病變、虹膜切開、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治療。激光手術(shù)刀具有術(shù)中出血少，可減少細(xì)菌感染等優(yōu)點(diǎn)。激光己成為有益于人類的幸福之光，生命之光。熱效應(yīng)：組織吸收大量光子后使生物分子和水分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，局部組織溫度升高，則為激光的熱效應(yīng)。各種激光在生物組織中的產(chǎn)熱機(jī)制

1）有些紅外激光，光量子數(shù)較小，光子被組織吸收后只能引起生物分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的加劇，從而導(dǎo)致局部組織溫度升高。這種直接使分子熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的方式，稱為直接生熱，例如二氧化碳激光照射組織即可直接產(chǎn)熱。

2）紫外波段和一些可見光波段的光子量子數(shù)較高，它們被組織吸收后能將生物分子的電子激發(fā)到高能態(tài)，電子從高能態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出的能量也可引起熱效應(yīng)。

一、熱效應(yīng)激光的熱效應(yīng)對(duì)組織的損害

相關(guān)因素

1）組織密度（各組織對(duì)激光輻射的反應(yīng)和熱損傷的耐受程度不一樣）

2）升溫的溫度

在同一組織，隨著溫度的升高，組織損傷逐漸加重，臨床上可見到以下3種類型

1）光凝固激光輻射造成組織細(xì)胞熱致性凝固壞死，即為光凝固。其病理改變的肉眼所見為組織發(fā)白變硬，光鏡下表現(xiàn)為組織結(jié)構(gòu)模糊以至消失。實(shí)驗(yàn)表明，在溫度為70℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間1s即可造成人體皮膚的淺二度燒傷。一般認(rèn)為，使視網(wǎng)膜產(chǎn)生光凝固的溫度低于皮膚光凝固的溫度。例如正常眼，用100mW的氬激光，光斑直徑100m，曝光時(shí)間0.1s，即可在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生灰白色的光凝斑。而同樣的條件在成人手臂皮膚上就不能造成肉眼可見的損害。2）光碳化當(dāng)激光輻射使組織溫度升高到300℃-400℃，而不繼續(xù)迅速上升時(shí)，組織可被燒焦變?yōu)樽睾谏?，即為光碳化?/p>

在眼科臨床上使用激光治療時(shí)，一般盡量避免發(fā)生光碳化。但是，由于熱能的傳導(dǎo)與擴(kuò)散，使用大功率連續(xù)波激光切割組織時(shí)，往往在切口邊緣可見到光凝固與光碳化的組織。如果將連續(xù)波激光器改為極短的脈沖輸出，這時(shí)組織切口邊緣的光凝固和光碳化就會(huì)變得非常輕微。3）光汽化用比造成光凝固更高能量的激光束照射組織，使之溫度超過100℃，細(xì)胞內(nèi)外的液體就會(huì)變?yōu)樗羝?，失水的?xì)胞皺縮成微粒與水蒸汽一起逃逸出去，這就是光汽化。組織失去細(xì)胞處便會(huì)裂開。

水的汽化有使組織溫升穩(wěn)定的趨勢(shì)，直到水被完全汽化，組織溫度才會(huì)繼續(xù)上升。當(dāng)溫度驟然升到1000℃以上時(shí)，軟組織細(xì)胞可由固體直接變?yōu)闅怏w，以煙霧的形式噴射出來，這種熱效應(yīng)稱為光氣化。實(shí)際上，用連續(xù)波紅外激光切割組織時(shí)，光汽化和氣化過程是并存的。激光對(duì)組織的汽化作用與其波長(zhǎng)有關(guān)，因?yàn)樗畬?duì)中、遠(yuǎn)紅外有很高的吸收率，所以波長(zhǎng)10.6m的二氧化碳激光和波長(zhǎng)3m左右的氟化氫(HF)激光、Er:YAG激光常被作為“光刀”切割組織，它們均有良好的汽化作用。光汽化組織的邊緣常伴有光凝固的發(fā)生，因而光汽化切割活體組織很少出血。

三、光化效應(yīng)

光化效應(yīng)：習(xí)慣上把光輻照化學(xué)系統(tǒng)所引起的化學(xué)反應(yīng)叫光化反應(yīng)。激光可以直接引起這種化學(xué)反應(yīng)，激光的這種作用稱為光化作用。

生命物質(zhì)的活動(dòng)、生長(zhǎng)、繁殖等是靠生化作用將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在酶的幫助下，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)使之合成、分解成生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)和能量的結(jié)果。光化作用的最基本規(guī)律是：特定光化反應(yīng)要特定波長(zhǎng)的光子來引發(fā)。引起光化反應(yīng)的光譜范圍通常是350-700nm的近紫外線和可見光。

激光刀的主體是一臺(tái)激光器，包括電源和控制臺(tái)。

激光器是固定的，通過可以自由彎曲的玻璃纖維或塑料纖維傳輸，在它端部透鏡的聚焦作用下，變成直徑只有幾埃（一埃等于一億分之一厘米）的“尖銳”光束。激光“刀”是什么樣的呢？二氧化碳激光刀優(yōu)點(diǎn)1：激光能量高度集中，產(chǎn)生高熱。常用的二氧化碳激光“刀”，刀刃就是激光束聚集起來的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)可以小到0.1毫米，焦點(diǎn)上的功率密度達(dá)到每平方厘米10萬瓦。這樣的光“刀”所到之處，不管是皮膚、肌肉，還是骨頭，都會(huì)迎刃而解。優(yōu)點(diǎn)2：十分輕快，并能精確控制

用功率為50瓦的激光“刀”后，切開皮膚的速度為每秒鐘10厘米左右，切縫深度約1毫米，和普通手術(shù)刀差不多。用激光“刀”來切開骨頭，幾乎和切皮膚一樣“快”，這就比普通手術(shù)刀優(yōu)越多了。一般來說，切骨手術(shù)要使用鋸子和鑿子，比如打開一小塊頭骨就要用一個(gè)小時(shí)，醫(yī)生費(fèi)力，病人受苦。使用激光“刀”，就可以大大減輕醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，并減輕病人的痛苦。

激光刀優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)3：激光對(duì)生物組織有熱凝固效應(yīng)，因此它可以封閉切開的小血管，減少出血。

比如血管瘤，一動(dòng)刀就會(huì)出血，往往危及生命，是碰不得的地方；醫(yī)術(shù)再高明的醫(yī)生也愛莫能助。自從有了防止出血的激光手術(shù)“刀”，醫(yī)生就大膽地闖入了這塊禁地了。優(yōu)點(diǎn)4：激光刀可以不直接接觸組織，不會(huì)產(chǎn)生交叉感染。優(yōu)點(diǎn)5：有了光導(dǎo)纖維，激光就可以鉆到人的肚子里為人治病。醫(yī)生把它和胃鏡配合起來，送到病人胃里，如發(fā)現(xiàn)胃潰瘍出血，只要一開激光，立即能使出血點(diǎn)凝固止血，不用開膛破肚，就可以治好病。除了治療胃潰瘍外，激光還可以進(jìn)入食道、氣管、腹腔，做多種手術(shù)。幾種常用的激光刀CO2激光刀：采用封離型CO2激光器，這種激光器能輻射波長(zhǎng)為10.6微米的激光束。是不可見遠(yuǎn)紅外光。這種波長(zhǎng)的激光幾乎全部能被人體組織中的水吸收。CO2激光刀穿入組織深度僅0.5-1.0mm深。當(dāng)激光束經(jīng)聚焦鏡輸出，聚焦點(diǎn)產(chǎn)生的高溫能將靶組織汽化，可作切割，也可作燒灼，凝固手術(shù)。摻Nd:YAG激光刀：摻Nd:YAG激光是在釔-鋁-石榴石晶體加入釹元素，產(chǎn)生波長(zhǎng)為1.064um的激光束。人體組織中的水對(duì)這種波長(zhǎng)的激光吸收能力比較弱。用它作為切除組織的手術(shù)刀，比CO2激光刀略差一點(diǎn)。但其穿透能力強(qiáng)，另外它可順利通過光纖傳輸，利用內(nèi)窺鏡對(duì)人體內(nèi)部組織進(jìn)行治療。氬離子激光手術(shù)刀：氬離子激光器的輻射波長(zhǎng)為0.488-0.515um,幾乎不能被人體組織中的水所吸收，但它能被血液中的血紅朊吸收，使血管中的血因此而被凝固，因此有很好的止血作用。組合式激光手術(shù)刀：如：摻釹釔鋁石榴石與二氧化碳激光器組合。使兩種激光同軸工作。特點(diǎn)是：一邊止血凝固，一邊開刀切割。摻釹釔鋁石榴石與二氧化碳激光器所輻射的紅外激光不可見，采用激光二極管作為引導(dǎo)光束。大功率氬離子激光器神采奕奕整容術(shù)激光可以解決的皮膚問題1）色素性病變——如胎記、色素斑、雀斑、老年斑等；2）皮膚淺在的腫瘤、贅生物——如色素痣、皮贅、汗管瘤等；3）皮膚血管性疾病——包括草莓狀血管瘤、鮮紅斑痣、毛細(xì)血管擴(kuò)張、蜘蛛痣等；4）激光脫毛——身體各個(gè)部位的多余毛發(fā)去除；5）皮膚美化——包括嫩膚、美白、去皺等等。

激光除皺原理是什么

產(chǎn)生皺紋的主要原因是皮膚膠原的減少，如能有效修復(fù)萎縮的膠原彈力纖維層，就可改善皮膚的紋理狀態(tài)，消除皺紋。

除皺原理：運(yùn)用最新激光-射頻聯(lián)合技術(shù)照射皮膚，可使真皮層增厚、減少皺紋，刺激受損的膠原層，產(chǎn)生新的膠原質(zhì)，從而填平因膠原減少而出現(xiàn)褶皺的皮膚；加熱真皮組織層，利用人體自身修復(fù)機(jī)能刺激組織再生重建，使真皮層增厚。光子嫩膚技術(shù)的治療原理

A生物刺激作用：強(qiáng)脈沖光作用于皮膚后產(chǎn)生的光化學(xué)作用，使真皮層的膠原纖維和彈力纖維內(nèi)部產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)變化，恢復(fù)原有彈性。另外，其所產(chǎn)生的光熱作用，可增強(qiáng)血管功能，使循環(huán)改善，從而達(dá)到消除皺紋，縮小毛孔的治療效果。

B光熱解原理：由于病變組織內(nèi)的色素團(tuán)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于正常皮膚組織，其在吸收光之后產(chǎn)生的升溫也高于皮膚。利用它們的溫差使病變血管封閉，色素破裂分解，而不損傷正常組織。光子嫩膚實(shí)際上就是利用脈沖強(qiáng)光(intensivepulselight，IPL)對(duì)皮膚進(jìn)行一種帶有美容性質(zhì)的治療，其功能是消除/減淡皮膚各種色素斑、增強(qiáng)皮膚彈性，消除細(xì)小皺紋、改善面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、改善面部毛孔粗大和皮膚粗糙，也能改善發(fā)黃的皮膚色彩等。光子嫩膚前后顧盼回眸百媚生-激光在眼科治療中的應(yīng)用（一）矯正視力的激光“扳手”

準(zhǔn)分子激光角膜切削術(shù)(PRK手術(shù))：PRK是激光角膜表面切削術(shù)的簡(jiǎn)稱。用PRK矯正近視眼，是利用準(zhǔn)分子激光的高光子能量對(duì)生物組織產(chǎn)生光化學(xué)分解作用，用電腦控制激光的能量強(qiáng)度，發(fā)射頻率和光圈大小等參數(shù)，直接對(duì)角膜光學(xué)區(qū)進(jìn)行切削，切削深度精確，切削面光滑，而對(duì)臨近組織無損傷，因此被用來改變角膜曲率以矯正近視和散光。這種方法只需要消融角膜淺層基質(zhì)，矯正近視100-600度，對(duì)眼角膜的生物學(xué)特性沒有明顯影響。（二）青光眼患者的福音什么是青光眼？

青光眼眼內(nèi)壓調(diào)整功能發(fā)生障礙使眼壓異常升高，因而視功能障礙，并伴有視網(wǎng)膜形態(tài)學(xué)變化的疾病。因瞳孔多少帶有青綠色，故有此名。激光治療方法眼球有進(jìn)水口和排水通道，是一密閉球體。減少進(jìn)入的量，并增加排水途徑，就可以降低壓力，這就是“截”源“開”流的辦法。手術(shù)時(shí)，醫(yī)生向結(jié)膜皮層插入一根針，用石英光纖把低激光輸送到鞏膜上，通過控制，使發(fā)射的激光同光纖的方向成直角，在鞏膜上燒出直徑為0.2-0.3毫米的小孔。讓一種藥劑流到結(jié)膜和鞏膜之間的腔體內(nèi)，以保持合適的眼壓。

自從1960年人們首次認(rèn)識(shí)激光以來，無論是科學(xué)家與公眾，都對(duì)激光在牙科的應(yīng)用給予了很大的關(guān)注。雖然目前還有一些有關(guān)激光的夢(mèng)想還沒有實(shí)現(xiàn)，但是畢竟有許多的設(shè)想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，例如，最早夢(mèng)想的無痛或無接觸的去腐已變成可能，另外激光已經(jīng)開始應(yīng)用在齲病學(xué)、牙體牙髓病學(xué)、牙周病學(xué)、口腔外科學(xué)和診斷學(xué)方面。特別是近十年，激光在牙科應(yīng)用方面的研究已經(jīng)變成熱點(diǎn)學(xué)科。以光還牙——激光在牙科中的應(yīng)用（1）友好的切開牙齦

用激光刀做牙齦手術(shù)時(shí)，激光的高溫把血管切斷的同時(shí)，已經(jīng)將斷面封閉，把出血控制在很小的范圍內(nèi)。牙齒拔除后，由于不可避免會(huì)造成韌帶和牙齦冠狀組織損傷，往往導(dǎo)致大量的出血和創(chuàng)面感染，這時(shí)可采用激光束封閉血管和清創(chuàng)，除去殘余的韌帶和游離組織。（2）填料固化醫(yī)生在用高分子化合材料來填充完齲齒時(shí)，需要對(duì)膏狀的高分子化合材料進(jìn)行固化。這種固化對(duì)光的要求很高，如病變靠近咽喉部位，普通光無法照射，沒法固化。采用光導(dǎo)系統(tǒng)的激光牙科固化儀，將光斑對(duì)準(zhǔn)固化部位，照射十幾秒鐘即可固化，迅速可靠。（3）無振動(dòng)噪聲的牙科鉆孔

利用紫翠寶石激光源，經(jīng)倍頻后通過光纖傳遞的激光束，通常為毫秒級(jí)的脈沖，代替醫(yī)生原用的鉆錐。這種光鉆徹底消除了振動(dòng)和噪音。（4）激光“牙刷”齲齒和健康牙齒之間的激光吸收存在5倍的差異，因此可制造出激光牙刷，使齲齒的黑色部分被燒蝕，而健康牙齒的琺瑯質(zhì)則安然無恙。激光與內(nèi)窺鏡結(jié)合治療結(jié)石在水環(huán)境下鈥激光距離組織３ｍｍ以上，其能量就會(huì)安全地被水吸收，因此治療時(shí)采取準(zhǔn)接觸式近距離操作。當(dāng)鈥激光與組織間隔２ｍｍ時(shí)，則主要起凝血作用。鈥激光還有一個(gè)特點(diǎn)，就是其光波可以經(jīng)由氧化硅石英光纖傳導(dǎo)，這種光纖是可曲性的，因此非常適合在內(nèi)鏡下進(jìn)行治療。鈥激光是以稀有金屬鈥為激發(fā)介質(zhì)的固態(tài)脈沖式激光，波長(zhǎng)為２１００ｎｍ，在水中有很高的吸收系數(shù)。由于人體組織含有大量水分，當(dāng)鈥激光與組織接觸后能量立即就被表層組織吸收，因此使得鈥激光具有極好的切割能力和組織切除能力。鈥激光穿透較淺，能夠進(jìn)行精確切割而不會(huì)損傷周圍組織。鈥激光的組織熱作用深度為０．５～１ｍｍ，在組織切割過程中對(duì)于直徑為１ｍｍ的血管也可止血。鈥激光治療泌尿系結(jié)石的優(yōu)點(diǎn)

●鈥激光碎石技術(shù)操作簡(jiǎn)單，通過膀胱鏡、輸尿管鏡或經(jīng)皮腎鏡看到結(jié)石后，只需將光纖直接接觸結(jié)石表面激發(fā)激光即可?！疋€激光可以通過熱效應(yīng)高效粉碎各種成分的泌尿系結(jié)石。●鈥激光產(chǎn)生的殘余熱能還具有明顯的止血效果。

●對(duì)于阻礙結(jié)石排出的炎性息肉，可以在碎石時(shí)一并用鈥激光予以切除，大大提高了結(jié)石治療的一次成功率。手術(shù)前手術(shù)中手術(shù)后光動(dòng)力學(xué)法治癌：PhotodynamicTherapy(PDT)是指某些生物染料，能被惡性腫瘤選擇性吸收和滯留，在特定波長(zhǎng)的照射下，能激發(fā)出特異的熒光（用于診斷）。在有O2條件下，接受波長(zhǎng)與吸收峰相一致的光照射時(shí)，起光化效應(yīng)，破壞其所在的組織，這一系列化學(xué)反應(yīng)過程，被稱為光敏反應(yīng)，利用這種效應(yīng)治療惡性腫瘤，稱為光動(dòng)力學(xué)療法。光敏劑：1）對(duì)生物機(jī)體本身無毒。2）藥物只被癌組織吸收和儲(chǔ)存。3）能吸收一定波長(zhǎng)的光，使癌組織呈熒光反應(yīng)，并能破壞癌細(xì)胞而對(duì)正常細(xì)胞無損害。激光治癌血卟啉衍生物（HPD）無痛激光采血儀

工作原理:儀器中激光發(fā)射器發(fā)射一束波長(zhǎng)為2940nm的單脈沖的激光。在鏡頭片（一次性）的配合下，細(xì)微的光束打在采血者手指的滑囊處，其瞬間溫度可達(dá)1000°C，作用時(shí)間極短（不超過千分之四秒），使得皮膚表皮組織溶解、揮發(fā)，出現(xiàn)一個(gè)0.3mm的小孔，而打孔后的殘留物呈現(xiàn)出等離子狀態(tài)，吸附在鏡頭片的表面。

產(chǎn)品特點(diǎn)(1)無痛：人的痛感神經(jīng)還來不及傳輸疼痛的信息，儀器在千分之四秒就完成了打孔的過程，所以激光采血幾乎無痛?；颊咧桓械接休p微的壓迫感。(2)無交叉感染：該儀器采集血樣的整個(gè)過程中，沒有器械直接介入人體，因此非常安全。(3)血樣樣本純度高：激光在皮膚組織中產(chǎn)生的高溫（瞬間1