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能源環境新聞

生物體與激光技術應用的結合

星之球科技 來源:華工激光2011-11-21 我要評論(0 )   

激光也是一種光,從(cong) 本質上講它和普通光源如 太陽、白熾燈、火焰等所發出的光沒有什麽(me) 區別,因此它具有普通光所具有的性質。由於(yu) 它是一種電磁波,所以又具有波粒二象性。...

激光也是一種光,從(cong) 本質上講它和普通光源如 太陽、白熾燈、火焰等所發出的光沒有什麽(me) 區別,因此它具有普通光所具有的性質。由於(yu) 它是一種電磁波,所以又具有波粒二象性。它遵守反射、折射的定律,在傳(chuan) 播中會(hui) 出現幹涉、衍射、偏振等現象。但是,激光又有著和普通光顯著不同的特點,如它的單色性、相幹性、方向性極好,亮度極高等。因此,它與(yu) 生物體(ti) 作用時會(hui) 產(chan) 生許多特殊的效應,這也是激光可以用來診治疾病的原因之一。

激光美容的原理是通過組織吸收高能量的激光後所產(chan) 生的光熱反應,使局部溫度在數秒內(nei) 驟然升高到數百度或更高,組織發生凝固性壞死,甚至碳 化或汽化,與(yu) 此同時,由於(yu) 急劇發熱,組織的水分突然劇烈喪(sang) 失,聚焦後,可用以切割或燒灼病變組織。常用於(yu) 皮膚的激光有二氧化碳激光、紅寶石激光、染料激光 等。激光美容的優(you) 勢是顯而易見的:操作簡便、省時、可同時止血,對於(yu) 有些大麵積斑、痣無須手術切除,自體(ti) 植皮,可以起到美容和保留原有皮膚功能的雙重效 果。但是它同其他治療方法一樣,也會(hui) 有一些副作用,在清除病變組織的同時,對正常組織也有不同程度傷(shang) 害,最常見的是遺留表淺疤痕、色素減退或沉著斑。

激光的生物作用機理及生物效應

激光對生物體(ti) 的作用有五種:熱作用、光化作用、機械作用、電磁場作用和生物刺激作用。激光和生物體(ti) 相互作用以後所引起生物組織方麵的任何 改變都稱為(wei) “激光的生物效應”。激光與(yu) 生物體(ti) 作用後,不僅(jin) 會(hui) 引起生物效應,而且激光本身的參數(波長、功率、能量等)也可能會(hui) 改變。由於(yu) 激光的生物效應是 “五作用”所致,故這“五作用”即為(wei) 激光生物效應的機理。

一、醫用強激光與(yu) 弱激光

在醫學上,由於(yu) 強、弱激光的生物作用機理不同,所以臨(lin) 床應用時其目的和方法也不同。在醫學領域裏,不以激光本身的物理參量(如功率和能 量)來衡量激光的強弱,而是以它對生物組織作用後產(chan) 生生物效應的強弱來區分的。它的定義(yi) 是:激光照射生物組織後,若直接造成了該生物組織的不可逆損傷(shang) ,則 此受照表麵處的激光稱為(wei) 強激光;若不會(hui) 直接造成不可逆損傷(shang) 者,稱為(wei) 弱激光。

二、激光的作用及其生物效應

1、熱作用

低能光量子可致生物組織直接生熱,高能光量 子則需經過一些中間過程後才生熱。例如紅外激光光子能量小,被生物組織吸收後增加了生物組織的熱運動,宏觀表現為(wei) 被照處組織溫度升高,稱為(wei) 直接生熱。可見 光和紫外光其光量子能量大,被生物組織吸收後引起生物分子的電子躍遷。當電子由激發態回到基態釋放能量時,才引起熱效應。

我們(men) 不難發現激光技術與(yu) 醫療產(chan) 業(ye) 緊密相關(guan)
熱作用的生物效應有以下幾種:

A、熱作用對生物組織的影響。有如下幾點:

(1)對血液循環的影響:由於(yu) 溫熱作用可致使毛細血管擴張,使血流量增加,可改善加熱區供血和營養(yang) 。

(2)對代謝率的影響:由於(yu) 人體(ti) 生化過程對溫度有很大的依賴關(guan) 係,尤其是酶的催化作用受溫度影響很大,所以激光的熱作用可以促進代謝。

(3)熱損傷(shang) :組織熱損傷(shang) 主要是蛋白質變性。蛋白質變性和溫度及輻射時間的關(guan) 係見(圖6)。一般認為(wei) ,蛋白質受到短時間輻照而溫度為(wei) 60攝氏度時,就會(hui) 產(chan) 生永久性的變性。60攝氏度熱波進入組織的深度,被定義(yi) 為(wei) 熱組織損傷(shang) 深度。

B、熱作用對皮膚的效應:在臨(lin) 床上,由於(yu) 激光對皮膚的輻照時間和功率密度不同,會(hui) 產(chan) 生各種效應。您還可以了解:激光對眼睛的危害有4個(ge) 級別
2、光化作用

習(xi) 慣上把光輻照化學係統所引起的化學反應叫光化反應。生命物質的活動、生長、繁殖等是靠生化作用將營養(yang) 物質在酶的幫助下,經過化學反應使 之合成、分解成生命活動所需要的物質和能量的結果。激光可以直接引起這種化學反應,激光的這種作用稱為(wei) 光化作用。激光引起的光化反應主要有以下幾種類型。

3、壓強作用

生物組織接受激光照射後,由於(yu) 光具有波粒二象性,所以當光子和物體(ti) 碰撞時會(hui) 產(chan) 生光壓。又因激光熱效應的繼發作用而引起汽流的反衝(chong) 壓、內(nei) 部的蒸汽壓、熱膨脹超聲壓,以及因強電場的繼發作用而引起的電致伸縮壓等。

4、強電磁場作用

激光和普通光一樣,也是電磁波,所以它對生物組織的作用也就是電磁場對生物組織的作用。對於(yu) 中、小功率激光的電磁場來說,對生物組織的作 用是無關(guan) 緊要的,但對很高功率密度的調Q激光或鎖模激光,其功率密度可達,其電場強度高達,它能在生物組織中產(chan) 生高溫、高壓和高強度,導致生物組織電係統 發生急劇變化,這是一般光源無法引起的。

研究證明,光與(yu) 生物組織作用時,起作用的僅(jin) 僅(jin) 是電場強度。激光的電場強度與(yu) 其功率密度直接有關(guan) 。前麵舉(ju) 例的調Q激光和鎖模激光,其電場強 度極高,當這種激光與(yu) 生物組織作用時,就可能在生物體(ti) 內(nei) 產(chan) 生光學諧振波,發生電致伸縮,使生物分子電離、極化,導致喇曼散射和布裏淵散射等。

5、生物刺激作用

這裏主要指弱激光的生物刺激作用。當用弱激光照射生物體(ti) 時,將產(chan) 生一係列生物效應,如產(chan) 生興(xing) 奮或抑製,機體(ti) 免疫功能改變等。這些效應的產(chan) 生,是弱激光刺激作用所致。

在現實中,我們(men) 需要了解:激光的安全分類標準,這樣我們(men) 就盡量避免激光對人體(ti) 的小傷(shang) 害。

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