淺談醫用激光器的臨床選擇

作者：張佳瑩1,3顧瑛1 劉喜文2 魏誌義3

1中國人民解放軍總醫院激光科

2第四軍醫大學護理係

3中國科學院物理研究所光物理重點實驗室

激光自50年前誕生以來，已在臨床醫學診斷及治療中得到廣泛的應用，目前不僅成為治療疾病的一種先進手段，而且也發展成為一門重要的醫學分支。實際上，幾乎每一種激光器問世後，人們都會探索發掘其在醫療領域的有效應用。

根據病理診斷和臨床治療的不同需求，目前在醫學診斷方麵，激光診斷的方法可分為激光光譜分析法、激光幹涉分析法、激光散射分析法、激光衍射分析法、激光透射分析法及激光偏振法等。

近年來隨著激光技術的快速發展和激光器件的不斷增加，可供臨床使用的激光種類也越來越多，無論是從高功率連續激光到飛秒超短脈衝激光，還是從深紫外激光到中紅外激光，無不在外科手術、疾病診斷、美容保健等方麵表現出重要的應用潛力。因此在選用醫用激光器時，應根據不同的臨床需求並結合激光器件的最新發展，確定最適合的激光參數及指標，從而對醫用激光器做出合理而實用的選擇。

醫用激光器的種類及主要臨床應用

不同種類的激光器其參數性能和工作方式不一樣，其與人體生物組織的相互作用也不同。確定所需醫用激光的參數性能和所需要的工作方式後，基本就可以確定適合的具體激光種類了，下麵我們依據常用工作物質分類對一些典型的醫用激光器件及主要臨床應用作簡要介紹。

固體激光器

固體激光器是目前使用最廣泛、最成熟的醫用激光器。典型的固體醫用激光當屬Nd:YAG激光，亦即摻釹釔鋁石榴石激光，主要的工作波長為1064 nm。作為手術刀應用一般采用連續輸出，功率在幾十瓦左右；作為皮膚科色素類疾病治療，多采用調Q輸出，能量可達1焦耳每脈衝，脈寬可窄至幾納秒，還可用於膜性白內障、晶狀體囊膜切開術、虹膜切開術、晶體及前房內的玻璃體條索切斷等內眼手術。

這類激光作為長脈衝輸出時，還可用於祛除毛發，脈寬可長至200 ms；作為自由振蕩模式，可用於眼科慢性淚道阻塞性疾病的治療。此外Nd:YAG激光經倍頻後的532 nm波長激光在多個治療領域也有著重要的應用，例如眼科、牙科、皮膚科、前列腺切除等，並能用於皮膚科皺紋、脫毛的對症病症的治療及眼底疾病治療等。

Nd:YAG激光的另一個波長1320 nm，可適用於由於血液逆流導致的大、小隱靜脈曲張及無功能性的淺表支靜脈曲張等疾病的治療。Nd:YAP(摻釹鋁酸釔)激光器輸出的1.3 μm激光與該波長相近，由於人眼相對安全的特性，這種波長激光在醫用手術中曾被廣泛看好，並可以用於牙齲的祛除及牙髓腔的備洞、牙本質過敏症、牙齦瘤及血管瘤切除、口腔潰瘍的體外照射等治療。

近年來，波長到2 mm以上中紅外固體激光的出現和發展，為激光醫學提供了大量新的理想選擇，如典型的摻鈥、銩及鉺的YAG激光器。這些激光大多采用脈衝工作方式，其中Ho:YAG（摻鈥釔鋁石榴石）激光器的波長為2.1 μm，適用於軟硬組織的接觸與非接觸切割、切除和凝固，如用於泌尿係結石；皮膚科治療化膿性肉芽腫、老年疣、老年角化；婦產科治療宮頸糜爛；耳鼻喉科治療鼻息肉、咽喉部乳頭狀瘤；腰椎間盤經皮手術等；該激光係統應用於經皮心肌血管重建術，作為血管成型術中的理想器具，被譽為“冠心病治療的第四個裏程碑”。

Tm:YAG（摻銩釔鋁石榴石）激光器輸出的2.0 μm波長與Ho:YAG激光相近，並可適用於軟硬組織的接觸與非接觸切割、切除和凝固。

另一種Er:YAG（摻鉺釔鋁石榴石）激光器的輸出波長為2.9 μm，由於水對於此波長強烈吸收，因此主要應用於淺層組織的激光治療，如打孔采血、眼科治療、嫩膚手術等，此外在耳鼻喉科，腫瘤的治療等他領域也有應用，其治療原理基本可以歸結為激光手術刀。類似的還有所謂的“水激光”（Er,Cr:YSGG激光，因使用水流導光而得名），其波長2780 nm，在牙科中有應用。

一些早期的固體激光器，如波長694.3 nm的紅寶石激光器、波長為755 nm的紫翠寶石激光器等，作為最早的激光醫療器應用在皮膚色素祛、皮膚脫毛、去除紋身和治療良性皮膚色素性損傷等方麵。

近年來隨著綜合性能先進激光器件的不斷出現，這類激光已逐漸退出醫用激光領域。值得一提的是目前科研上廣泛使用的飛秒摻鈦藍寶石激光器，其不僅具有包括上述波長的寬帶光譜及波長調諧能力，而且脈衝寬度可到100 fs以下，在疾病診斷及精密外科手術方麵表現出越來越廣泛的應用。

醫用激光的另外一個趨勢是光纖激光，作為固體激光的一種，光纖激光不僅在波長上已覆蓋了1.064 mm、1.3 mm、1.5 mm及2 mm等常用固體醫用激光的波長，而且也在飛秒超短脈衝、高功率輸出等運行方式上進展迅速。可以預見，光纖激光在未來醫用激光中將會占到越來越多的份額。

氣體激光器

常用的醫用氣體激光器有：

二氧化碳激光器，輸出波長10.6 μm，屬遠紅外激光。具有連續和脈衝兩種工作方式，臨床上一般通過導光關節臂傳輸。由於二氧化碳激光易於實現高功率輸出（千瓦以上），成本也相對低廉，其波長對水的吸收率又極高，因此多用於強激光治療。

氦氖激光器，輸出波長為632.8 nm。主要為連續工作方式，功率僅10 mW量級，僅可用於弱激光治療，即激光理療與激光針灸；也可用作光動力療法的治療光源。

氬離子激光器，輸出波長主要為514.5 nm和488 nm，連續工作方式，功率可到數十瓦。該激光工作壽命較短，運轉費用較高，原則上每隔3至4年就得花費大筆費用更換激光管。其可見的藍綠波長激光，可經光纖傳輸，血紅蛋白對該段波長的吸收率極高，可用作光動力療法的治療光源。

與其類似的還有銅蒸汽激光。目前利用二極管激光抽運的倍頻Nd:YAG類激光可以獲得連續工作方式下平均功率大於10 W及高重複頻率工作方式下平均功率大於100 W的532 nm綠激光，因此在許多醫療方麵不僅可以取代氬離子激光、銅蒸汽激光，而且在眼科、前列腺等方麵具有新的應用，並表現出較強的經濟實用性。

氪離子激光器，工作波長主要有406.7 nm、415.4 nm、568 nm、647 nm。主要為連續工作方式。可用作光動力療法的診斷光源。

氦鎘激光器，輸出波長441.6nm。主要為連續工作方式。可用作光動力療法的診斷光源。

半導體激光器

目前半導體激光的輸出波長從405 nm到1500 nm有多種選擇，工作方式有連續和脈衝運行。一般用波長和工作方式來限定其名稱，如：630 nm連續半導體激光器、780 nm脈衝半導體激光器等；也有用半導體材料來直接限定名稱，如：砷化镓半導體激光器、砷鋁镓半導體激光器等。

半導體激光具有體積小、效率高、能直接利用電源對輸出激光進行調製等獨特優點，適用於要求裝置輕便並對激光輸出功率要求不高的場合。

一台大小與普通計算機差不多的半導體激光單元，具備比其體積大得多的激光器所具有的同樣功能。它除了價格低廉外，由於電、光效率較高、工作壽命較長，所以運轉費用也較低，二極管激光管的壽命要比離子激光器長得多。由於其波長從紫外到紅外波段可選擇範圍寬，可經光纖傳輸，臨床應用範圍越來越寬。

染料激光器

染料激光可以說是覆蓋波長最寬的一種激光，選擇不同染料能實現從400 nm到950 nm的調諧輸出，工作方式主要有連續波和脈衝波，依抽運方式不同分為閃光燈抽運和激光抽運的染料激光器。染料激光聯合倍頻Q開關Nd:YAG激光器，可用於祛除紋身、治療血管性和色素性病變、普通皮膚科軟組織的切割、切除、燒蝕和汽化及祛除人體多餘毛發等。

準分子激光器

準分子激光的輸出波長一般在紫外光範圍，常用激光介質限定其名稱，如：氟化氬準分子激光器、氟化氙準分子激光器。工作方式多為脈衝波。目前在眼科和皮膚科應用較為成熟。