激光器在医学领域中的应用研究

２００２年第１４卷第３期　

激光临床应用基础（一）　王之光　

自从１９６０年５月Ｍａｉｍａｎ研制成第一台红　宝石激光器后，激光医学的先驱们先后在不同　的医学领域进行了一系列深入的探索与研究，　并取得了令人鼓舞的成果。经过激光医学工作　者的不懈努力，激光在临床各科的应用渐渐地　成熟起来。激光疗法已经成为某些疾病的常规　治疗方法之一。但是，激光在临床更广泛的应　用尚有赖于对激光的生物作用机理能被更深　入、更全面地了解；有赖于各种波长的激光器　更多地出现；有赖于医用激光器的性能不断地　完善。作为从事激光临床医疗工作的医务人员，　应该尽量全面、准确地了解激光临床应用的一　些基本理论，同时还要理论联系实际，用理论　来指导临床实践，这样才能取得理想的治疗效　果，并有效地防止激光意外损伤的发生。　组织对光的吸收与透射　光入射到组织可以发生反射、折射、散射、　吸收和透射，不同的组织对不同波长光的反应　均不一样，其中波长是最重要的因素。所以在　激光临床应用中，首要的问题是对激光波长的　选择，亦即是对手术工具的选择。在选择了合　适的波长以后，接着才是对激光治疗参数的选　择。要选择合适的波长，就必须先了解组织对　光吸收的规律。在这里我们只讨论与强光治疗　应用关系较密切的吸收和透射。光在组织浅层　被吸收愈多，透射到组织深层就愈少，反之则　愈多。组织对光的吸收主要由水和色素两个因　素决定，下面仅以皮肤组织为例作一概述。　组织中的含水量是影响光吸收的最重要的　因素。除了某些特殊部位，皮肤的含水量约为　６０％～８０％。所以，皮肤对光的吸收首先决定于　水对该波长的吸收系数。在可见光范围内，水　的吸收系数是极小的，然而在红外光范围内，　

作者单位：５１００８９中山大学中山医学院激光医学研究室　水的吸收系数却以几个数量级的大小增加。在　几种常用的红外激光中，水对Ｅｒ：ＹＡＧ激光　（２９４０ｎｍ）的吸收系数为最高，以下依次为　Ｃ０２激光（１０　６００ｎｍ）和Ｈｏ：ＹＡＧ激光　（２　１２０ｎｍ）。也就是说，这几种波长对水的透　射极小，在富含水的皮肤组织中穿透很浅，绝　大部分光能集中在皮肤表层就被吸收掉了。尽　管皮肤组织中的色素对这几种波长的光几乎不　吸收，但只要达到相应的功率密度，它们就可　以轻而易举地在皮肤组织上作切口或汽化，皮　肤含色素的多少对此毫无影响。而水对Ｎｄ：ＹＡＧ　激光（１　０６４ｎｍ）的吸收系数约为ＣＯ２激光的　１／１　４３０，与前三种波长相比，尽管皮肤浅层色　素对其有着较多的吸收，它对皮肤却有着较深　的穿透，因此，它的能量也就被分散在皮肤由　浅至深的较广泛的区域。一般说来，光能量越　能集中在皮肤表层，且小范围地被吸收，该波　长光的汽化能力就越强，对光照射部位周围组　织的损伤也轻，但是对表皮色素细胞的刺激也　大，易引起继发性色素。同时，也因其凝固能　力差，手术中容易出血，如Ｅｒ：ＹＡＧ激光就是　如此，如若皮肤表层对光的吸收不多，较多的　光能量透人皮肤深层，分布于较广泛的区域，　那么该波长光的凝固能力就较强，手术中不易　出血，但是对光照射部位周围组织的损伤也大，　创面不易愈合。愈合后也容易形成疤痕和表皮　色素减退或缺失，如连续输出的Ｎｄ：ＹＡＧ激光　就是如此　在光束入射组织后，其侧向散射比　束向吸收更重要，越到深部，光束发散越大，　组织受热的范围也越大，数据显示，水对　３　０００ｎｍ光的吸收系数最大。随着波长变短，吸　收系数不同程度地变小，至可见光波段在　５　１４ｎｍ绿光处为最小，相差约达４ｘ１０。倍。自　５　１４ｎｍ至紫外波段，水对光的吸收系数又随波　长渐次增高，但其水平远远低于红外光。

激光作为新能源代表， 在许多领域都有更广泛应用。 本文从激光在当今

社会的地位谈起， 接着介绍激光在几大领域的应用现状， 最后又分析了激光器以及全

球激光产业发展趋势。

激光；激光产业；发展趋势

激光器的发明是 20 世纪中能与原子能、半导体、计算机相提并论的重大科技成

就。 自诞生到现在得到了迅速发展， 激光光源的浮现是人工创造光源历史上的又一次

革命。 我国激光技术在起步阶段就发展迅速， 无论是数量还是质量都和当时国际水平

接近。 一项创新性技术能够如此迅速地赶上世界先进行列， 这在我国近代科技发展史

上并不多见。 能够将物理设想、 技术方案顺利地转化成实际激光器件， 主要得力于长

春光机所多年来在技术光学、 精密机械方面的综合能力和坚实基础。 一项新技术的开

发，没有足够技术支撑很难形成气候[1] 。

在熟悉的反射、折射、吸收等光现象中，反射光、折射光的强度与入射光的强度

成正比， 这种现象称为线性光学现象。 如果强度除了与入射光强度成正比外， 还与入

射光强调成二次方、 三次方乃至更高的方次， 这就属非线性光学效应。 这些效应惟独

在入射光足够大时才表现出来。

高功率激光器问世后，人们在激光与物质相互作用过程中观察到非线性光学现

象，如频率变换，拉曼频移，自聚焦，布布里渊散射[ 2]等。

气态原子、份子处于永不停息运动中(速度接近 340 m/s)，且不断与其它原子， 份子碰撞，要“捕获”操作它们十分不易。 1997 年华裔科学家、美国斯坦福大学朱

棣文等人， 首次采用激光束将原子数冷却到极低温度， 使其速度比通常做热运动时降

低，达到“捕获”操作的目的。

具体做法是， 用六路俩俩成对的正交激光束， 用三个相互垂直的方向射向同一点，

光束始终将原子推向这点，于是约 106 个原子形成的小区，温度在 240 [3] 以下。

这样使原子的速度减至 10 m/s 两级。后来又制成抗重力的光-磁陷阱，使原子在约 1s

什么是激光？

激光是一种特殊的光束，与普通光不同之处在于激光产生的光线具有超强的定向性和单色性，即激光可被精准瞄准，能穿透各种物质，同时具有高度纯净的色彩。

这种超强光束在生活中有哪些应用？

1. 医学领域

激光在医学领域中应用非常广泛。它可以被用来减轻疼痛、去除肿瘤、治疗眼疾等。激光手术取代了一些繁琐的手术，降低了手术风险和恢复时间。

2. 工业制造领域

激光在工业制造领域也有广泛的应用。比如，激光可以被用来做精密切割、雕刻、打孔等。由于激光器切割出的沟槽非常细，所以可以切割出更加复杂的形状，被广泛应用在汽车、飞机等高价值的制造领域。

3. 通信领域

激光在通信领域中也有应用。激光可以传输大量的信号，所传输的信息可以在高速传输中保持不变。基于这些特点，激光被应用在卫星通信、光纤通信等领域。

总结：

激光是一种高度纯净的光束，具有广泛的应用。在医学领域，它可以用于减轻疼痛、去除肿瘤等；在制造领域，它可以用于精细切割、雕刻等；在通信领域，它可以用于高速传输信号。激光的广泛应用将会在未来成为一个趋势。

激光技术的发展与应用

激光技术是一种强大的工具，被广泛应用于科学、医学、工业和军事领域，它的独特性质使得它成为了现代技术中不可或缺的一部分。本文将会讨论激光技术的发展历程，以及它在不同领域中的应用。

激光技术的发展历程

激光技术最早由美国物理学家泰奇·豪斯（Theodore Maiman）于1960年发明，他使用了一种半导体材料来制造激光器，并建造了世界上第一台完全工作的激光器。这被认为是激光技术的诞生。近年来，激光技术得到了极大的发展，不仅材料和电子元件得到了改进，激光器的类型与功能也得到了改进。随着技术的进步，激光技术已经成为了许多行业中必不可少的工具。

激光技术的应用

1. 科学领域

激光技术在科学领域中具有广泛的应用，比如光学测量和精密加工。在这方面，激光技术的应用使得科学家们能够实现最小尺寸范围的研究，也能够对材料进行微小的锯切并研磨，或者在不损害其它部分的情况下将它们限制在某个特定的区域内。

2. 医学领域

激光技术在医学领域中也有着广泛的应用，比如激光手术。激光手术是一种微创手术，它通过激光光束使组织破裂，从而达到治疗效果，这种技术使得手术切口更小、更干净，并且患者恢复速度更快。激光还可以用于治疗近视、激光去毛和激光焊接等操作。

3. 工业领域

激光技术在工业领域中也有着广泛的应用，比如激光切割。激光切割不但可以进行常规的金属切割，还可以进行复杂的雕刻和拼贴操作，这种方法对于需要精确准确的雕刻和拼贴的行业如电子产业和汽车制造业非常重要。

4. 军事领域

激光技术在军事领域中也有着重要的应用，比如制导武器和激光测距。激光制导武器是利用激光束对目标进行跟踪并指引武器击中目标，这种技术对于高精度的精确打击非常重要。

结论

总之，激光技术的应用范围非常广泛，包括科学、医学、工业和军事领域。虽然激光技术还有很多不足，但它已经成为了当今现代技术中的重要组成部分，并将在未来的发展中扮演更为重要的角色。