激光在医学中应用

激光在医学中的应用

Application of Laser in Medicine

论文作者：任飞鹏

专 业：科学教育091班

指导老师：徐庆君

完成时间：2012年3月5日

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摘 要

当今医学与物理学联系非常紧密，本文将对激光这一物理学中诞生的新型光在医学中的应用做一番阐述。内容先介绍激光的由来和特点，而后根据激光的特点将其在临床上的应用做一个较为全面的概括，包括激光诊断方法、激光治疗方法以及其它临床应用。可以知道的是，在激光应用到临床的过程中，很多人付出了艰辛的努力，取得了丰硕的成果；可以预见的是，激光医学的未来是光明的。

Nowadays, Medicine and physics are very close links. This article will be on the application of laser which is born in physics in medicine to make an Exposition. The contents firstly introduces the origin and characteristics of laser，than it makes a comprehensive summary on the application of laser in clinical，which includes laser diagnosis method, laser treatment method and other applications of laser in clinical. What we can know is that many people did hand works and achieved fruitful results in the process of applying laser in clinical. What we can predict is that laser medicine in the future is bright.

关键词：激光； 临床医学； 激光诊断； 激光治疗； 临床应用

Keyword：laser； clinical medicine； laser diagnosis； laser treatment； clinical application

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目 录

1引言 ............................................................................................................................................... 4

2正文 ............................................................................................................................................... 4

2.1激光的由来和特性 ............................................................................................................. 4

2.2激光在临床医学中的应用 ................................................................................................. 5

2.2.1激光诊断方法 .......................................................................................................... 5

2.2.2激光治疗方法 .......................................................................................................... 6

2.2.3激光的其他临床应用 ............................................................................................ 11

3结论 ............................................................................................................................................. 12

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1引言

物理学是研究物质的结构和相互作用及其运动规律的科学，它的基本理论和方法对现代科学技术的发展起着十分重要的作用。医学是一门以人体为研究对象的学科,但它和物理学的结合可以追溯到400多年前，一般认为伽利略（G.Galileo,1564—1642）是将物理学应用到医学上的真正创立者。

一直到20世纪初期，医学基本上是一门形态科学，随着物理学的概念、原理、方法、和技术在基础医学研究、临床医学的诊断和治疗以及预防医学中的应用，医学在认识上、理论上和测试手段上得到了很大的发展和提高。

物理学在医学方面的应用越来越广泛和深入，两者的关系也越来越密切，本文将对激光在医学中的应用做一番阐述。

2正文

2.1激光的由来和特性

1960年在光学发展史上发生了不寻常的事件：一种具有极高亮度和极好单色性的新型光诞生了。在我国，1964年经钱学森建议，这种光被命名为激光，它是20世纪最重大的科技成就之一。

激光是由受激辐射使光不断放大而获得的一种光，受激辐射是指处于高能级的原子受

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到一定能量的光子照射而发生能级跃迁同时发出光子的过程，受激辐射所产生的光子与外来光子的频率、相位、偏振方向、传播方向等完全相同，光子由原来的一个变为两个，因此光被加强了。

产生激光的装置叫做激光器。1960年，正是美国科学家梅曼发明了第一台红宝石激光器，才出现了这种新型光 ，从此，激光医学开始蓬勃发展。

激光具有电磁波的基本性质，也遵循电磁波的基本规律，而且，激光还具有一些独特性质，与普通光源相比，激光具有：

1) 方向性好：激光束的发射角小，因此激光几乎是平行光线。

2) 亮度高：由于激光束方向性好，使激光的能量集中在很小的角度内，作为光源亮度很高。

3) 单色性好：激光的谱线宽度比普通光源得到的单色光的谱线宽度小很多。

4) 相干性好：激光发生干涉的光程差可达数十公里。

除以上四点外，激光还具有高功率、高能量、高速调制和明显的光压效应等特点。

2.2激光在临床医学中的应用

2.2.1激光诊断方法

依据激光生物技术的原理，人们提出了许多激光诊断疾病的新方法，为诊断学向非侵

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入性、微量化、自动化及实时快速方向发展开辟了新途径。典型的方法有以下一些：

1) 癫痫病灶区的检查诊断

对于癫痫病人，通过探测由外部照射进入病人头部的近红外激光，可测出在癫痫期间，大脑左右血流量的变化，分析之后可以判断癫痫区在大脑的左面或右面或里面，这在以前是无法做到的。

2) 婴儿脑细胞氧含量激光监视仪

利用近红外激光光谱仪可以监视婴儿脑细胞氧含量，配合医生完成儿童的心脏手术；半导体激光仪器可以监视婴儿脑中的氧、早熟婴儿和脑腹水中氧。

3) 光学层析干涉仪

一种小型的、可在活生物的血管和肠胃里成像的设备，能使医生看清10um大小的组织，包括癌和心脏病的早期征兆，这种设备的基础是光学层析干涉仪（OCT），有可能代替手术前的活组织检查。

4) 光致荧光内窥镜系统

此系统采用20mW的442nm的氦—镉激光器，与支气管内窥镜集合在一起，能获取正常组织的非正常组织之间的荧光差别，实时显示图像，在诊断、治疗肺癌和食道癌方面起着重要作用。

2.2.2激光治疗方法

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激光作为一种手段应用于临床已遍及到内科、外科、妇科等各科近300种疾病的治疗。且兼有中、西医的疗法。其基本方法有四大类：激光手术治疗、弱激光治疗、激光光动力学疗法、激光内镜术治疗。激光应用于临床治疗，有助于提高治疗效果。下面简单介绍一下激光在各科中的应用：

1) 激光在皮肤科中的应用

皮肤科应用较多的是He—Ne激光器、CO2激光器和N2激光器。近几年，YAG激光器和半导体激光器在皮肤科应用有较快的增长。

小剂量He—Ne激光对皮肤病起着消炎、消肿、镇痛、止痒，使病变组织恢复健康的作用。这种方法对急性炎症、过敏性炎症、甲沟炎、皮肤溃疡、注射后硬结和湿疹等症效果较好。

低—中等功率CO2激光照射对组织起热作用；能消炎、镇痛、止痒和促进上皮生长愈合，主治皮肤溃疡和瘙痒病。CO2激光器用于局部汽化，能使组织细胞产生热凝死或使细胞直接汽化而达到治愈。中等功率的CO2激光器也用于治疗皮肤良性肿瘤、皮肤癌等疾病。

N2激光器发出的是一种能量非常集中，单色性好，光强大，谱线窄的紫外线，对白癜风、牛皮癣、神经性皮炎等慢性顽固皮肤病，能缩短疗程，提高疗效。

值得注意的是：半导体激光器和YAG激光器在皮肤科领域的应用正在增长。

2) 激光在眼科中的应用

激光在临床上首先用于眼科，也是目前激光在医学中应用比较成熟的一个学科。眼科

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应用较多的是YAG激光器、Ar+和准分子激光器等。

用激光治疗眼病与常规方法比较，有操作简便迅捷，病人痛苦小，疗效显著等优点。在原理上，主要是利用激光的热作用和压强作用。热作用用于凝固和切割，压强作用主要用于打孔。

激光治疗眼病的手段主要有热凝、激光切除、激光打孔、热致膨胀、激光剥离。

3) 激光在耳鼻喉科中的应用

在耳鼻喉科已应用激光治疗慢性鼻炎，过敏性鼻炎，急性扁桃体炎，急性、慢性中耳炎，急性喉炎，声带小结及鼻腔常见病。在临床中使用的激光器主要有CO2激光器、He—Ne激光器、He—Cd激光器、N2激光器、YAG激光器和半导体激光器。其中以下列几种病疗效较好，并与以往的各种疗法相比有独特的优点。

1. 慢性肥大性鼻炎，采用小功率CO2激光做灼除术。

2. 扁桃体激光挤切术，采用40~70W激光进行扁桃体切除。

3. 利落。

对鼻出血，鼻腔术后黏连，先天性副耳切除，用CO2激光较其他办法更简便、

4. 头面、耳廓等体表恶性肿瘤用大功率CO2激光做汽化术或切除术。

5. 对耳腔、副鼻窦恶性黑色素瘤，CO2激光汽化治疗有独特优点。

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6. 治疗喉部疾病，用小功率CO2激光束的边缘部分轻轻擦过声带就可清除小结节。

耳鼻喉科的激光外科手术，有如下一些优点，手术无血，没有术后水肿，伤口愈合迅速，手术疤痕和肿胀极小，没有后遗症。

4) 激光在内科中的应用

激光在内科应用主要是采用低功率激光治疗技术，即利用低功率激光照射人体组织，实现增强细胞活动能力、促进和改进微循环、加速淋巴流动、改善神经兴奋特性等功能。其方法主要有三种：激光理疗、激光针灸与低功率激光血管内照射疗法。采用的激光器主要有He—Ne、He—Cd、N2、CO2、以及半导体激光器。

用激光器进行各种低功率激光治疗实验，可以发现一些用普通理疗手段难以治疗的疾病痊愈了。

半导体激光在整形外科、风湿学、皮肤学、运动创伤学、镇痛消炎、理疗、保健等领域有广泛用途。

值得一提的是，激光针灸疗法有无痛、无菌、无损害、应用广泛、疗效显著的优点。

5) 激光在外科中的应用

激光在外科中的应用主要是以激光束代替金属的常规手术器械对组织进行分离、切割、切除、凝固、焊接、打孔、截骨等以祛除病灶以及吻合组织、血管、淋巴管、神经等。手术用激光治疗系统称光刀，按其作用机制分为热光刀与冷光刀两大类。

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在外科中应用的主要是CO2、Ar+、YAG、半导体等激光器。

实践证明，激光刀具有以下几个优点：

1. 能借助于热凝固能封闭直径2mm的静脉管和直径1mm的动脉管，因而适

于切割血管丰富的器官。

2. 激光刀和待切割处没有机械接触，激光本身因能杀菌而有防腐作用，使术后

感染的可能性大大降低。

3. 能将定量的坏死组织准确地切除掉，对切口外的完好组织损害少。

4. 在对损害组织进行修补前，可用激光刀切除或汽化坏死组织或感染组织。

5. 在切割肿瘤时，因激光能够封闭中、小血管和淋巴管，从而可防止或减少肿

瘤细胞通过他们转移。

6. 手术时间短，补液少，有利于减少术后并发症。

7. 术后疼痛较轻，甚至不痛，因为手术区的神经束和神经末梢受到热凝固。

8. 配合外科显微镜和内窥镜可进行各种腔内的精微手术。

9. 不残留机能不全的细胞和组织，因而没有后遗症。

至于激光刀切割皮肤伤口愈合慢的问题，可向切口吹氮以减少氧化，也可在缝合

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前用湿纱布轻轻将切口凝块抹去，这样可以加速愈合。

6) 激光在治疗肿瘤中的应用

恶性肿瘤是当前严重危害人类的一种疾病，由于缺少富有成效的治疗手段，所以人们对激光新技术治疗癌肿抱有很大希望。

激光治疗癌肿主要有激光照射、激光切除等方法，从疗效来看，将激光疗法和其他治癌疗法结合使用，可显著提高疗效。

总的来看，激光治疗肿瘤还处于探索阶段，在治疗机理上还要做深入的研究。此外，也需要做大量的实验研究工作。

2.2.3激光的其他临床应用

1) 激光验血划痕器

为了实现非接触、无感染采血，人们研制了激光验血划痕器，激光切口造成的水肿小，伤口愈合快，也无需消毒，一台激光验血划痕器可使用1000万次，因而验血成本低廉。

2) 光学镊及人工受精

早在20世纪70年代初，科学家就意识到激光束的辐射压力可以用来操纵介电粒子，因此出现了可用来操纵小物体如细胞、病毒、细菌的“光学镊”。

“光学镊”在试管受精研究方面有着重要作用。利用激光操纵摇摆不停的精子，轻轻

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地抓住它，帮助精子与母卵细胞结合，提高试管受精的成功率。

3) 激光在口腔科的应用

临床上用激光汽化、灼烧和切除口腔科病灶已很普遍，主要使用CO2激光及Nd：YAG激光，病种大部分为良性肿瘤。手术精确，便于取活检组织。

4) 激光在牙科的应用

激光在牙科应用是从研究人牙的釉质、牙本质和各种修补牙齿常用材料的热效应而开始的。激光镶牙，激光防龋等方面人们已经开展了不少工作，关于诊断方面，有人建议用全息术诊断牙体疾病有其突出的优点。

激光作为一种工具，在牙科研究中开创了非常有希望的一条途径。最终，它可能导致进一步控制龋齿，而且也可能在临床牙科学引起一场大的变革。

3结论

从激光诞生开始，几乎所有的激光系统都曾在医学领域进行过研究，尽管许多问题还没有得到解决，但是已经建立了正确的科研方法。在激光大量应用到临床的过程中，很多人付出了艰辛的努力，取得了丰硕的成果，激光医学的发展道路是光明的。最后，让我引用梅曼先生的一句话来概括：“激光医学推翻了人们原来对激光的理解—激光并不是所谓的死光。”

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参考文献

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致谢

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