第一節激光技術在醫療應用中的發展
激光技術被譽為20世紀最偉大的發明之一。1916年,愛因斯坦首次提出了受激輻射的概念,即處於不同能級的粒子在能級之間發生躍遷,同時要吸收或發射能量。他把躍遷過程分為兩類:受激躍遷與自發躍進,其中受激躍遷包括受激輻射和受激吸收,這為以後的激光發展提供了物理基礎。1954年根據受激輻射原理成功地研製出氨分子量振蕩器。自1960年姑發明了第一台紅寶石激光器以來,激光技術在醫學領域的應用越來越廣,已逐漸滲透到基礎醫學和臨床醫學的多個學科,激光醫學已成為一個新興的獨立的學科。激光醫學的發展經曆了4個階段。
一、激光醫學的基礎理論研究階段
20世紀60年代,繼世界上第一台紅寶石激光器在美國問世以來,我國及世界各國相繼研製出欽玻璃激光器、低功率二氧化碳激光器、氬激光器,同時學者們發表了一批很有價值的關於激光生物學效應的文章,為激光技術應用於臨床打下了理論基礎。
二、激光醫學的臨床應用階段
到了20世紀70年代,激光技術被廣泛應用於臨床治療工作,應用較早的臨床報道有應用紅寶石激光凝固視網膜,治療視網膜脫離,以及應用二氧化碳激光刀施行外科手術。
三、激光醫學學科的形成階段
激光的基礎理論研究及臨床應用為激光醫學學科的形成打下了基礎。20世紀80年代相繼出現了金蒸氣激光、鈦激光、鉺激光、準分子激光,二氧化碳激光不斷完善。
四、激光醫學學科的縱深發展階段
隨著科學的發展和激光技術的進步,醫用激光器與電子計算機、纖維內鏡、圖像分析、熒光光譜、超聲、X線等新技術的結合,朝著高性能、微型化、多功能、智能化及專科化方麵發展。目前,先進的激光設備有自由電子激光、可調諧固體激光、可變脈寬激光、超脈衝激光、鈥激光、開關激光。先進的激光學元技術:如倍頻技術、開關技術、鎖模技術及光維技術等,使激光的臨床應用領域不斷拓展,尤其是在整形美容外科方麵。1963年,美國首次將激光技術應用於整形美容外科。我國從20世紀70年代開始,將激光用於皮膚色素性及血管性疾病的治療,但由於諸多的並發症及療效問題,激光治療難以廣泛開展。倍頻技術及開關技術的研製應用為皮膚色素性及血管性疾病的治療提供了目前最為理想的方法。此外超脈衝激光的應用使整形外科的某些手術達到了真正意義上的無血、無菌、無創。隨著醫學及激光技術的不斷發展,激光在整形美容領域將扮演越來越重要的角色,必將成為不可缺少的治療方法之一。
第二節激光的作用原理及生物學效應
激光是受激輯射光放大的簡稱。
一、激光的發生及其基本特征
激光工作物質吸收外界能量發生粒子數反轉,在較高能級聚集的越來越多的粒子向低能級躍遷,同時釋放出光子,光子通過在諧振腔內的不斷振蕩放大,形成激光。激光的基本特征如下。
(一)方向性
由於諧振腔隻允許沿軸線方向的光輸出,所以激光是定向輻射的,激光的方向性好,說明激光在空間上的能量分布是高度集中的。
(二)單色性
即發射出的光基本上為單色的,處於某個波長的激光能可以選擇性被皮膚(色素細胞)吸收。
(三)相幹性
表現為光波就時間和空間而論,是同相位傳播的。
(四)高亮度
激光有很好的方向性,能量高度集中,又具有很高的亮度。激光的高亮度使它能夠溶化或汽化一些硬度大、熔點高的材料如寶石等。