（一）激光技術在醫療行業(ye) 的發展簡史

       激光即由受激輻射的光放大而產(chan) 生的光（Laser是英語“Light Amplification by stimulated Emission of Radiation”的幾個(ge) 字首的縮寫(xie) ）。

       激光技術的發展及大規模應用和原子能、半導體(ti) 、計算機被並稱為(wei) 現代最重大的四項科學成果。1949年美國物理學家朗斯（Lyons）首先發現氨分子在振動過程中釋放出頻率為(wei) 24,000MHz的電磁波，這是波長為(wei) 1.25cm的微波，因此，人們(men) 斷定氨分子的能級之間的能量相差相當於(yu) 一個(ge) 波長為(wei) 1.25cm的光子，或低能級的氨分子吸收了一個(ge) 1.25cm的波長的光子後被激發到高能級上去。1953年美國物理學家湯斯（Towns）將位於(yu) 高能級的氨分子分離出來，然後用相應能量的微波光子激勵它們(men) ，結果射入的是很少的幾個(ge) 微波光子，射出的是大批同樣的光子，射出的微波束被放大了許多倍，這就是激光受激輻射的原理。1960年美國物理學家梅曼（Maiman）用這個(ge) 原理製成了第一台紅寶石激光器。同年，伊朗籍物理學家賈範(Javan)相繼製作了He-Ne激光器。

激光的獨特性質和發展前景引起了人們(men) 的強烈興(xing) 趣，不久就相繼出現了數百種能發射不同波長相幹光的激光器。1964年美國卡斯珀（Kasper）製成了第一台化學激光器。1966年蘭(lan) 卡德（Lankard）等人首先製成了有機染料激光器，到目前為(wei) 止，全世界已生產(chan) 了幾千種類型的激光器，並研製成了高壓氣體(ti) 激光器、氣動激光器、高功率化學激光器、準分子激光器，自由電子激光器和X線激光器等新品種。

       激光出現後，很快受到醫學和生物學界的極大重視。1961年紮雷特(Zaret)，以後坎貝爾（Campbell）等人相繼用激光研究視網膜剝離焊接術，並很快用於(yu) 臨(lin) 床。目前激光在醫療臨(lin) 床上除氣化、凝固、燒灼、光刀、焊接、照射等治療應用外，在診斷和基礎理論研究方麵出現了許多新技術，如激光熒光顯微檢查，激光微束照射單細胞顯微檢查技術，激光顯微光譜分析，生物全息攝影及細胞或分子水平的激光檢測和微光手術等。激光配合導光纖維的應用對各種體(ti) 腔內(nei) 腫瘤及其他疾患的診治，以及結合各種內(nei) 窺鏡進行激光光敏療法診治腔內(nei) 腫瘤新技術提供有利手段。利用激光治療(medical laser)心髒疾病和血管內(nei) 斑塊栓塞，包括冠狀動脈粥樣硬化阻塞後的激光血管再通。

       基於(yu) 醫用激光的迅速發展，在激光生物醫學領域中形成了一些專(zhuan) 門學科，如激光分子生物學，激光細胞學，激光人體(ti) 生理學，激光診斷學，激光治療(medical laser)學，醫用激光工藝學，激光防護學，分子生物激光工程學等。在診治方麵，激光已用於(yu) 每一臨(lin) 床學科，應用激光技術診治疾病的新方法將超過傳(chuan) 統的診治方法，激光技術將引起內(nei) 外科治療的“革命”，激光技術還將更廣泛的應用於(yu) 發現和治療癌瘤，進行咽喉外科手術以及縫合血管、神經、肌腱和皮膚，治療動脈硬化斑、血管栓塞和內(nei) 科、皮膚科等的許多疾病。

（二）常用於(yu) 激光醫療(medical laser)的激光器介紹

強脈衝(chong) 光皮膚治療係統
       強脈衝(chong) 光係統嚴(yan) 格來說不是一種激光器係統，應該屬於(yu) 一種強光源係統，采用專(zhuan) 利的強脈衝(chong) 光技術，輸出波段為(wei) 560－1200nm，能量密度為(wei) 20~48 j/cm2，脈寬2~7ms，光斑尺寸為(wei) 8×34mm，可安全無創清除麵部各種色素性和血管性斑塊，同時刺激膠原組織增生，恢複皮膚彈性，使得麵部皮膚得到整體(ti) 提升，重新煥發出健康的青春風采。

CO2激光器係統
       CO2激光幾乎被生物組織在表200μm所吸收，因而在皮膚科、整形美容科被廣泛應用。CO2激光的模式質量或模式結構決(jue) 定了光束質量，對於(yu) 美容應用而言，單模（又稱基模TEMoo）的CO2激光是最佳選擇，其具有的最小光斑和最大能量與(yu) 多模的激光相比， 除可以應用於(yu) 表皮性治療外，還可以用於(yu) 組織切割、切除和表皮磨削，在美容科發揮著巨大作用。

紅寶石激光器
         紅寶石激光器是最早應用於(yu) 醫療上的激光器。紅寶石激光器波長為(wei) 694.3nm的可見紅光，多為(wei) 脈衝(chong) 工作方式，脈衝(chong) 頻率為(wei) 1.2赫茲(zi) 或單個(ge) 脈衝(chong) ，光斑直徑為(wei) 3~6mm，導光臂或光纖傳(chuan) 輸。這種波長的激光最不易被氧合血紅蛋白吸收，血紅蛋白對它的吸收率也較低，僅(jin) 有11~15%，而黑色素對其吸收率較高，吸收係數約為(wei) 11~12左右，尤其適用於(yu) 各種色素性疾病。臨(lin) 床常用其長脈衝(chong) 模式（脈寬1.2ms，能量密度10~40j/cm2），深入皮膚真皮層，破壞毛囊，永久性去除身體(ti) 多餘(yu) 毛發；調q模式（脈寬25~40ms，峰值功率在幾十兆瓦以上），使黑色素細胞大量吸熱，並在超脈衝(chong) 波的作用下破裂分解，可有效治療藍、黑和綠色文身及各種良性色素性病變。

翠綠寶石激光器
        翠綠寶石激光器，波長為(wei) 755nm，特長脈衝(chong) 輸出，脈寬為(wei) 2~40ms，組織能量密度可高達50 j/cm2，單個(ge) 光斑直徑為(wei) 5mm、7mm、10mm，重複效率：1~5個(ge) 脈衝(chong) /秒，光纖傳(chuan) 輸或關(guan) 節臂傳(chuan) 輸，可用於(yu) 去除身體(ti) 多餘(yu) 毛發。經Q開關(guan) 調製後，可用於(yu) 去除文身及各種良性色素性病變。其作用原理和效果與(yu) 紅寶石類似。
另一種調Q方式的翠綠寶石激光，輸出波長為(wei) 752nm，組織能量密度為(wei) 10 j/cm2，脈寬為(wei) 45~75ns，脈衝(chong) 頻率為(wei) 單個(ge) 脈衝(chong) 或1、2、5、10hz，光斑直徑為(wei) 1.4mm±0.1mm，利用其超脈衝(chong) 的瞬間巨大能量可使色素細胞破裂分解，用於(yu) 治療多種顏色的專(zhuan) 業(ye) 和業(ye) 餘(yu) 文身及良性色素性病變，如表淺的褐色斑、老年斑、雀斑及深層的太田痣、錯誤文身、文眉等。

Nd:YAG激光器
        Nd:YAG 激光器是醫學中用得較多的激光器，它的轉換率高，輸出功率大，單根晶體(ti) 工作時輸出功率可達百瓦，比CO2氣體(ti) 激光止血及凝固效果好，故在醫學上常用來做手術刀，廣泛應用於(yu) 普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科經皮椎間盤手術等，切割血管豐(feng) 富的組織，大大減少出血。Nd:YAG激光脈衝(chong) 能量大，不易被水和血紅蛋白吸收，故穿透組織較深。
Nd:YAG激光器激光波長為(wei) 1.064nm，可通過石英光纖傳(chuan) 輸，使用方便。輸出方式有連續、脈衝(chong) 和重複脈衝(chong) ，末端功率為(wei) 1~100w。Nd:YAG激光器采用調Q技術後，其峰值功率可達連續輸出的40~100倍，形成巨脈衝(chong) ，具有高強度低能量的特點，可通過機械作用和強電場，選擇性地使一些吸收熱能的小顆粒（文身墨、黑色素等），驟然受熱而發生破損，不損傷(shang) 周圍組織，對深層的藍、黑色素性病變，如太田痣、錯誤文身、文眉等療效顯著。

倍頻Nd:YAG激光器
       Nd:YAG激光器采用倍頻技術可輸出532nm的綠色激光，即倍頻Nd:YAG激光，光斑直徑2~6mm，能量密度為(wei) 5~12j/cm2。雖然血管中的氧合血紅蛋白對波長為(wei) 532nm的光的吸收次於(yu) 585nm的光，但可選擇532nm 波長激光適當脈寬對血管性病變組織進行治療。由於(yu) 其穿透較淺，因而一般僅(jin) 限於(yu) 對較淺的血管性病變進行治療。另外，倍頻Nd:YAG激光也可廣泛應用於(yu) 胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術，對於(yu) 由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為(wei) 的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果。
黑色素細胞對532nm的激光的吸收較強，加之皮膚組織對該波長的散射較強，照射在皮膚上的532nm激光能量被局限在皮膚表皮層，采用調Q技術後，可對表淺型黑色素細胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀斑等達到較好的治療效果。

脈衝(chong) 染料激光器
       脈衝(chong) 染料激光器是液體(ti) 激光器的一種，以染料為(wei) 工作物質，如羅丹明6g等，溶劑有乙醇、苯類、水及其他物質。最大特點是其輸出波長在一定範圍內(nei) 連續可調，所以稱為(wei) 可調諧激光器。醫學上常用的可調諧染料激光器有N2激光泵浦可調諧染料激光器，和Nd:YAG激光泵浦可調諧染料激光器。
染料激光波長分布在紫外光（321nm）到近紅外光（1.3μm）的波段內(nei) ，由於(yu) 輸出激光的中心隨腔長、染料濃度及腔鏡反射率的變化而變化，這就便於(yu) 使用各種方法改變和控製染料激光器輸出激光的中心波長，從(cong) 而得到波長連續可調的激光。連續染料激光器的輸出功率為(wei) 幾百毫瓦至幾十瓦，脈衝(chong) 器件每脈衝(chong) 輸出能量從(cong) 零點幾焦耳到幾個(ge) 焦耳，用光珊或多個(ge) 棱鏡調諧能達到的變線寬度為(wei) 10-5?m數量級。
目前，臨(lin) 床常用的脈衝(chong) 染料激光，其波長分別為(wei) 532、577、585、590、595、600nm等，采用兩(liang) 種脈寬（450和1500ns），多種光斑直徑（3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm），臨(lin) 床主要用於(yu) 治療多種血管性病變。

半導體(ti) 激光器
       半導體(ti) 激光器的工作物質有砷化鉀（gaas），砷化銦（inas），銻化銦（insn），鋁化镓（gaalas）等，輸出波長大都在可見光的長波到近紅外之間，醫用最短的有650nm（常用作瞄準光），常見的波長有810nm,980nm等，不同種類的半導體(ti) 激光器輸出功率差別較大：雙異質結條形激光器連續輸出功率為(wei) 數百毫瓦，脈衝(chong) 輸出可達幾十瓦；激光列陣器件連續輸出功率可達百瓦級，脈衝(chong) 輸出達千瓦級；可調諧激光器連續輸出功率為(wei) 零點幾毫瓦，脈衝(chong) 峰值功率可達幾十瓦。
較常用的810nm半導體(ti) 激光器功率為(wei) 0.5~25~60w，治療模式為(wei) 0.1~9.9s單脈衝(chong) 、重複脈衝(chong) 及連續輸出，采用 400、600、1000nm接觸式及非接觸式光纖和探頭傳(chuan) 輸，汽化效果較1064nm快三倍，同時兼具良好的止血效果，術中術後出血少，術中光束對神經和組織沒有電刺激，產(chan) 生煙霧少，病人損失少，出血少，疼痛輕，愈合快，並發症少，住院時間短，另外配以多種內(nei) 徑的光纖可方便與(yu) 任何一種內(nei) 窺鏡匹配，在開放手術中也可靈活應用。
半導體(ti) 激光器電光轉換率高（30%），沒有多餘(yu) 的熱量產(chan) 生，從(cong) 而避免了傳(chuan) 統燈泵浦激光和氣體(ti) 激光器所需的龐大水冷係統，因此體(ti) 積精巧，重量輕。同時，它也沒有傳(chuan) 統激光的閃光燈、晶體(ti) 棒等高壓、高熱易損元件，因而壽命較長，一般半導體(ti) 芯片的壽命可達100萬(wan) 小時，具有操作方便，機動靈活，耗電少，效率高等優(you) 點。
由於(yu) 半導體(ti) 激光器的諧振腔短，所以產(chan) 生激光的方向性較差，發散角較大。此外，因其能極複雜，所以產(chan) 生激光的譜線較寬，單色性較差。

鉺激光器
       鉺激光是一種固體(ti) 脈衝(chong) 激光，波長為(wei) 294nm，處於(yu) 光譜中人眼看不見的紅外區，激光脈衝(chong) 頻率為(wei) 1~20hz，能量密度為(wei) 5j/ cm2~20j/ cm2，最大脈衝(chong) 能量為(wei) 1.5j。鉺激光具有獨特的生物組織作用特性，其波長恰好位於(yu) 水的最高吸收峰值，由於(yu) 皮膚中70%以上的成分是水，因此皮膚組織對鉺激光具有極強的吸收能力。當鉺激光脈衝(chong) 作用在皮膚上時，激光能量迅速被組織吸收，引起淺層皮膚的快速升溫，導致組織的瞬間汽化分離和精密剝脫。每個(ge) 激光脈衝(chong) 汽化組織的深度僅(jin) 為(wei) 10~20μm，而激光的熱損傷(shang) 也限定在10~20μm的範圍內(nei) ，適合於(yu) 去除手部、頸部和麵部淺表、細小和較深的皺紋，同時對皮膚色素性疾病和毛發移植亦有理想的療效。其獨特的作用效果使術後色素沉著被控製在最小程序，尤其適合於(yu) 較黑的和東(dong) 方人的皮膚種類。