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激光技术在医疗行业的发展简史
日期:2020年05月25日 访问:0 作者:百超迪能 来源:www.laser8508.com

激光技术在医疗行业的发展简史

激光即由受激辐射的光放大而产生的光(Laser是英语“Light Amplification by stimulated Emission of Radiation”的几个字首的缩写)。

激光技术的发展及大规模应用和原子能、半导体、计算机被并称为现代最重大的四项科学成果。1949年美国物理学家朗斯(Lyons)首先发现氨分子在振动过程中释放出频率为24,000MHz的电磁波,这是波长为1.25cm的微波,因此,人们断定氨分子的能级之间的能量相差相当于一个波长为1.25cm的光子,或低能级的氨分子吸收了一个1.25cm的波长的光子后被激发到高能级上去。1953年美国物理学家汤斯(Towns)将位于高能级的氨分子分离出来,然后用相应能量的微波光子激励它们,结果射入的是很少的几个微波光子,射出的是大批同样的光子,射出的微波束被放大了许多倍,这就是激光受激辐射的原理。1960年美国物理学家梅曼(Maiman)用这个原理制成了第一台红宝石激光器。同年,伊朗籍物理学家贾范(Javan)相继制作了He-Ne激光器。

激光的独特性质和发展前景引起了人们的强烈兴趣,不久就相继出现了数百种能发射不同波长相干光的激光器。1964年美国卡斯珀(Kasper)制成了第一台化学激光器。1966年兰卡德(Lankard)等人首先制成了有机染料激光器,到目前为止,全世界已生产了几千种类型的激光器,并研制成了高压气体激光器、气动激光器、高功率化学激光器、准分子激光器,自由电子激光器和X线激光器等新品种。

激光出现后,很快受到医学和生物学界的极大重视。1961年扎雷特(Zaret),以及坎贝尔(Campbell)等人相继用激光研究视网膜剥离焊接术,并很快用于临床。目前激光在医疗临床上除气化、凝固、烧灼、光刀、焊接、照射等治疗应用外,在诊断和基础理论研究方面出现了许多新技术,如激光荧光显微检查,激光微束照射单细胞显微检查技术,激光显微光谱分析,生物全息摄影及细胞或分子水平的激光检测和微光手术等。激光配合导光纤维的应用对各种体腔内肿瘤及其他疾患的诊治,以及结合各种内窥镜进行激光光敏疗法诊治腔内肿瘤新技术提供有利手段。利用激光治疗心脏疾病和血管内斑块栓塞,包括冠状动脉粥样硬化阻塞后的激光血管再通。

基于医用激光的迅速发展,在激光生物医学领域中形成了一些专门学科,如激光分子生物学,激光细胞学,激光人体生理学,激光诊断学,激光治疗学,医用激光工艺学,激光防护学,分子生物激光工程学等。在诊治方面,激光已用于每一临床学科,应用激光技术诊治疾病的新方法将超过传统的诊治方法,激光技术将引起内外科治疗的“革命”,激光技术还将更广泛的应用于发现和治疗癌瘤,进行咽喉外科手术以及缝合血管、神经、肌腱和皮肤,治疗动脉硬化斑、血管栓塞和内科、皮肤科等的许多疾病。

常用于激光医疗的激光器有:

CO2激光器

CO2激光几乎被生物组织在表200μm所吸收,因而在皮肤科、整形美容科被广泛应用。除可以应用于表皮性治疗外,还可以用于组织切割、切除和表皮磨削,在美容科发挥着巨大作用。

红宝石激光器

红宝石激光器是最早应用于医疗上的激光器。临床常用其长脉冲模式,深入皮肤真皮层,破坏毛囊,永久性去除身体多余毛发;调q模式,使黑色素细胞大量吸热,并在超脉冲波的作用下破裂分解,可有效治疗蓝、黑和绿色文身及各种良性色素性病变。

翠绿宝石激光器

翠绿宝石激光器,可用于去除身体多余毛发。经Q开关调制后,可用于去除文身及各种良性色素性病变。其作用原理和效果与红宝石类似。

Nd:YAG激光器

Nd:YAG 激光器是医学中用得较多的激光器,它的转换率高,输出功率大,单根晶体工作时输出功率可达百瓦,比CO2气体激光止血及凝固效果好,故在医学上常用来做手术刀,广泛应用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科经皮椎间盘手术等,切割血管丰富的组织,大大减少出血。Nd:YAG激光脉冲能量大,不易被水和血红蛋白吸收,故穿透组织较深。

倍频Nd:YAG激光器

Nd:YAG激光器采用倍频技术可输出532nm的绿色激光,可选择适当脉宽对血管性病变组织进行治疗。由于其穿透较浅,因而一般仅限于对较浅的血管性病变进行治疗。另外,倍频Nd:YAG激光也可广泛应用于胃出血、血管瘤的的治疗及显微外科手术,对于由红的染料颗粒所引起的文身、文唇等人为的皮肤色素变异亦具有一定的治疗效果。

脉冲染料激光器

脉冲染料激光器是液体激光器的一种,以染料为工作物质。目前,临床常用的脉冲染料激光,其波长分别为532、577、585、590、595、600nm等,采用两种脉宽(450和1500ns),多种光斑直径(3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm),临床主要用于治疗多种血管性病变。

半导体激光器

较常用的810nm半导体激光器功率为0.5~25~60w,治疗模式为0.1~9.9s单脉冲、重复脉冲及连续输出,采用 400、600、1000nm接触式及非接触式光纤和探头传输,汽化效果较1064nm快三倍,同时兼具良好的止血效果,术中术后出血少,术中光束对神经和组织没有电刺激,产生烟雾少,病人损失少,出血少,疼痛轻,愈合快,并发症少,住院时间短,另外配以多种内径的光纤可方便与任何一种内窥镜匹配,在开放手术中也可灵活应用。

铒激光器

铒激光是一种固体脉冲激光,波长为294nm,处于光谱中人眼看不见的红外区,激光脉冲频率为1~20hz,能量密度为5j/ cm2~20j/ cm2,最大脉冲能量为1.5j。铒激光具有独特的生物组织作用特性,其波长恰好位于水的最高吸收峰值,由于皮肤中70%以上的成分是水,因此皮肤组织对铒激光具有极强的吸收能力。当铒激光脉冲作用在皮肤上时,激光能量迅速被组织吸收,引起浅层皮肤的快速升温,导致组织的瞬间汽化分离和精密剥脱。每个激光脉冲汽化组织的深度仅为10~20μm,而激光的热损伤也限定在10~20μm的范围内,适合于去除手部、颈部和面部浅表、细小和较深的皱纹,同时对皮肤色素性疾病和毛发移植亦有理想的疗效。其独特的作用效果使术后色素沉着被控制在最小程序,尤其适合于较黑的和东方人的皮肤种类。


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