激光生物學效應一般是指激光作用於生物體後產生的物理、化學或生物學的反應。一般有熱效應、光化學效應、壓強效應、電磁場效應和生物刺激效應。
二、光致發熱作用
可見光和紅外光區的激光對組織以熱效應為主。由於溫度對活細胞的影響是一個決定性的參數。因此,當機體受熱而溫度上升時,在一定安全數值內可以促進血液循環,改善營養狀況,達到治療目的。如果超過一定溫度,則會使組織凝固或氣化,使病變組織得以破壞、清除,而達到治療目的。因此,利用激光產生的熱來治病,是激光醫療的重要手段之一。
現將激光對皮膚的熱作用根據程度分述如下。
(一)熱致溫熱
皮膚由於吸收激光的能量而產生熱的感覺。皮膚的表麵溫度達38~40攝氏度時,即可產生溫熱感。二氧化碳激光照射皮膚時,光斑直徑可出現溫熱感覺。由於白色皮膚對取-仏激光的反射率是二氧化碳激光的10倍,所以如激光的功率增大10倍才引起皮膚的溫熱感覺。這種溫熱效應能量級的激光照射多長時間也不會引起生物組織的損傷,因為其熱儲存可為生理熱擴散抵消。
(二)熱致紅斑
皮膚溫度上升至43~44攝氏度時,幾秒之內即可出現紅斑,皮下血管擴張,血流速度加快,由於熱作用,血管壁和細胞膜的通透性增加,出現少量的炎性滲出物,組織出現輕度水腫。
(三)熱致水皰
當皮膚溫度上升到47~48攝氏度時,約49秒內即有炎性滲出物瀦留在表皮下,以致表皮和真皮分離而形成水皰,受損區皮膚越薄,水皰越大。受照射部位有明顯水腫,皮膚呈蒼白色,淺層血管受熱凝固,皮膚出現痛感。皮膚溫度從45攝氏度上升到52攝氏度時,痛覺上升明顯。到501時除痛覺外,尚有灼熱感,超過50攝氏度時隻有痛感而無灼熱感。這是因為傳導熱覺的神經纖維在50尤時就受到破壞,當皮膚溫度上升到70攝氏度以上時,則傳導痛覺的神經纖維末梢受到破壞。
(四)熱致凝固
當皮膚溫度升高到55~60攝氏度時,在10秒內受照射處很快發生凝固壞死。組織學觀察可見到其下較深處發生自溶分解,再深處是炎症區這種熱凝固壞死是均勻的,凝固區的細胞幾乎無一幸免。
(五)熱致液體汽化
由於組織內含有大量的水,在100攝氏度時沸騰。當皮膚溫度超過100攝氏度時,細胞內外的水溶液可急劇蒸發,產生大量的水汽,衝破細胞和組織而跑出來,並帶走一些細胞碎片,肉眼可見白色煙霧。
(六)熱致炭化
當皮膚溫度高達300~400攝氏度時,皮膚迅速炭化即組織發生幹性壞死,血液和血漿蛋白凝固,形成棕黑色炭化物,這種炭化物用鹽水輕輕一擦即可除去。
(七)熱致燃燒
當光照使皮膚溫度上升到530攝氏度以上時,皮膚內的可燃成分就會著火而燃燒。
(八)熱致固體汽化
有人報道,當光照使皮膚溫度瞬間上升到5730攝氏度時,皮膚組織中的所有成分都可由固體直接變成氣體,以很大的速率從皮膚射出而留下一個陷坑。
當一個分子吸收一個光子後,即使該分子上升到電子激發態。此激發態分子在返回到它起始的基態過程中,除了發生輻射和非輻射的躍遷之外,激發態分子還可以導致若幹個鍵斷裂與鍵形成的化學反應,即舊鍵被完全破壞或新鍵形成的過程,即光化學反應。
對生物組織來說,一般的光化學反應是生存所必需的一種儲能方式,在正常生物體內不斷進行。以熱效應為主的激光如紅外激光,當其能量沒有達到破壞生物組織,熱效應和壓強效應不占主導作用時,在生物組織中的主要作用是光化學效應。以光化學效應為主的激光如紫外激光輻射生物體時,產生的效應則以光化學效應為主。