一、概述

    激光是物质受激辐射产生的一种相干光，具有单色性好，高亮度，辐射方向性强等特点。这些特点使激光非常适合于疾病的诊断、监测和高精度定位治疗。1963年Goldman等人用激光有效地治疗了皮肤病，从而揭开了激光医疗技术革命的序幕。随着各种新型激光器的研制与开发，激光技术在医疗领域的应用越来越广，形成了别具特色的激光疗法。激光疗法具有非接触、无侵袭等传统方法无可比拟的优点。激光用来治疗疾病时，就是利用激光高能量密度辐射对人体组织所产生的生物效应，这些生物效应主要包括: 光热效应、光压效应、光化效应、生物刺激效应、强电磁场效应等。本文从激光的生物效应机理以及临床应用方面阐述激光技术在医学上的若干应用。
   
    二、临床应用

   1. 激光诱导荧光光谱诊断

   近年来，激光诱导荧光技术在诊断恶性肿瘤方面的应用价值，已引起国内外肿瘤专家的关注。这种方法有利于在肿瘤早期找出其存在的部位，实现肿瘤的早期诊断与治疗。目前，人们利用激光诱导荧光法诊断肿瘤组织主要有两种方法:
   
   a. 外加光敏物质诊断
   
   根据荧光物质与肿瘤组织有比较强的亲和力的原理，在病人静脉注射或口服光敏剂后一段时间(一般为48~72h)接受激光照射，根据记录下来的荧光光谱特性曲线，便可以确定肿瘤的部位。但这种方法常受到其他组织荧光和自体荧光的干扰，容易引起误诊，所以这种非自身的激光诱导荧光从医学的角度来看尚待改进，医学界正致力于寻求更为有效且无副作用的染色药物。
   
   b. 自体荧光光谱诊断
   
   该方法不用外源性荧光物质，利用人体组织在激光激励下产生的荧光，进行光谱特征分析，可以将肿瘤组织与正常组织区分开来。以荧光强度比为参数诊断胃癌在实验和临床上已获得成功。该方法能够避免注射或口服光敏药物所带来的副作用，不会损伤病变组织的生物状态和正常细胞的生理功能，因而是一种无侵袭诊断技术。同时该方法快捷、无损伤，避免了活检需长时间等待病理分析结果的缺点，它将会成为早期肿瘤诊断的一种重要手段。
   
   2. 光动力学疗法(PDT)在治疗癌症方面的临床应用

   光动力学疗法(PDT)是一种新颖的治疗癌症的手段，这种技术是利用被肿瘤细胞吸收储留在人体病变(靶)组织上的光敏剂，用特定波长激光照射下的光化反应来选择性杀伤癌细胞。血卟啉衍生物(HPD)是目前常用的用来治疗癌症的光敏剂。在激光辐照前48h，静脉注射HPD，刚开始所有细胞都会吸收，但正常细胞随后将其释放，肿瘤细胞则将其储留。而后用特定波长的激光辐照，HPD将产生光化作用，释放出单原子氧，杀死储留HPD的肿瘤细胞，而周围正常细胞在激光辐照下产生周边衍射。光动力还能促进病变区位去除后细胞的生成代谢，选择性杀伤癌细胞的特定波长是治疗肿瘤病变的关键。波长为630nm和532nm的激光都能有效地激活血卟啉衍生物，红色激光(630nm)对大多数组织的穿透深度大于绿色激光(532nm)，但532nm的激光对于治疗浅表性的、多中心的肿瘤，如膀胱肿瘤等取得明显疗效，我国在以光动力学治疗肿瘤方面已取得了突破性进展。
   
   3. 皮肤病治疗和美容上的临床应用

   多年来，Ar+和CO2激光被广泛应用于治疗各种皮肤病。激光治疗皮肤病是利用激光照射人体组织产生的选择性光热作用，它不仅与激光的波长、能量密度有关，还与人体组织的吸收系数有关，决定人体组织的吸收系数的因素则是色素(包括黑色素、肌红素、血红素)和水。
   
   氧合血红蛋白在波长542和578nm处有两个吸收峰，还原血红蛋白在波长560nm处有一吸收峰，用峰值波长凝固血管来治疗皮肤血管性疾病最佳。用520~585nm波段的绿、黄光也都很有效。因此，可用倍频Nd: YAG(532nm)或Ar+激光有效凝固血红蛋白来治疗皮肤血管性疾病。在激光出现前，对真皮毛细血管不正常集聚形成的鲜红斑痣的治疗疗效甚微。现在只要用1~2W Ar+激光或1.06μm激光器的倍频光照射病变(靶)组织，就可得到有效的治疗。这种波长的激光可穿透表皮，被血管中的血红蛋白吸收，使血管凝固。起先由于血管的去除，皮肤会变得苍白，当新的毛细血管生成后皮肤恢复正常颜色，达到了美容效果。
   
   水的吸收主峰为2.95μm和5.4μm。激光磨皮去皱是汽化表皮而不损伤真皮组织，当选用2.95μm和5.4μm的波长时，由于水对CO2激光吸收能力也很强，所以常选用超短脉冲CO2激光(10.6μm)进行去皱治疗。脉冲激光器的出现使美容的治疗得以实现，就是当使用高流量(200~500mJ/cm2)、长脉宽(小于1.4ms)，而且对水具有高吸收率的激光对皮肤进行美容治疗时，能使表皮吸热汽化但不伤其真皮，同时刺激真皮层胶原蛋白，使之增生和聚集令真皮恢复弹性。这种激光已有效地应用于去皱、去毛、头发移植，并且已取得了可喜的治疗效果，高能超短脉冲CO2激光(10.6μm)更因其对水吸收率高和穿透深度浅而成为除皱美容的理想疗法。总之，利用靶组织(病灶)和正常组织吸收率的差别，使激光在损伤靶组织的同时避免正常的损伤(即选择性光热作用)是激光治疗的重要原则。
   
   可见光波长在去除文身治疗方面有着显著效果，文身治疗中，根据文身的颜色采用互补颜色的激光进行治疗。绿色文身采用红色激光，这时色素的吸收率最高，容易实现选择性光热破坏作用。多种颜色的文身，则宜采用多波长激光予以互补色配合治疗。激光还被制成各种不同波长、不同功率的光刀，利用光热效应进行皮肤肿瘤的切除等外科手术。
   
   4. 针灸科的应用

   针灸对生物的刺激作用能缓解疼痛，用低能量激光束聚焦和扩束照射穴位代替针具和灸具，不会损坏病人的神经和血管，也不会留下灼伤或其它伤痕，对表面溃烂部位亦可施行治疗，比传统的金针更安全，更方便。激光针灸的疗效除穴位选择外，还与激光波长、光束质量、照射时间、光与皮肤作用以及人体状态等因素密切相关。皮肤对波长短于600nm的光增大了散射和吸收，而水对波长长于1300nm的光有强吸收作用。600~1300nm的光对皮肤的透过率较好，我们称这一波段为“治疗窗口”; 人体主穴中52%在12.5mm深处，约38.5%在25mm处，只有9.5%的主穴在37.5mm深处; 只有的750nm的红光能透过2mm皮肤20%，深到了3mm左右时，其强度接近于零。用光学系统使激光聚焦，则可使20~25mm深处激光还相当强。日本广崎大学的Chiyuki Shiroto成功地用二极管激光为1600个病人解除了关节、肌肉和神经痛。激光光针照射穴位还对高血压、中风、偏瘫等疾病有一定的疗效。上海医科大学采用650nm、10mW和CW半导体激光器对自发性高血压的治疗取得了一定降低血压的疗效。
   
   除了上述应用之外，激光在牙科、眼科、心血管科、神经外科等方面都取得了显著的医疗成果。
   
   三、总结与展望

   1. 激光器的小型化、智能化

   未来在医学上用以治疗的激光器将向大功率、小型化、智能化方向发展。随着半导体激光器波长范围的扩展、功率的提高，它逐渐取代气体、固体激光器，在医学上获得广泛的应用。激光器与微机联用实现激光器的智能化，这种激光器瞄准目标后，先发射低能量激光束，其反射光作为病变(靶)组织的探查光，用微机及图像处理系统，采集人体生理或病理原因引起的微弱信息变化，经计算机辅助分析，对病员进行早期诊断、分析预报，建立计算机健康管理系统。对其所探查的光谱特征进行分析。
   
   2. 多波长激光在空间、时间上的组合使用

   多波长激光的组合使用可以产生优于单一波长的医疗效果。如在激光美容中，通常用CO2激光(10.6μm)作大面积去皱后，再用铒激光(2.94μm)作精细修整。在治疗过程中还可以根据反馈的情况，实现功率和时间的自动调节。
   
   3. 激光与光纤技术相结合

   激光应用中，主要有两个关键所在，一是符合要求的激光器的研制，另一个则是激光的传输。毫无疑问，光纤是最为理想的激光传输载体，它具有高度灵活性，但它的使用还有一定的局限，目前只能用于传输可见光(0.77~ 3.0μm)和近红外激光。对于紫外，特别是193nm ArF激光，还没有光纤能予以有效传输。但若λ≥0.89μm的红外激光在光纤中传输时，当光能密度D≥1.0×106mW/mm2时，可看到光纤中GaAs激光器的红色光线。光通信、红外报警、区域警戒等技术就是应用它的可见性。如何解决高能激光脉冲的传输也是很重要的问题。高能脉冲在进入光纤时会产生冲击波，会造成光纤的重大损伤，限制了进一步的传输。美国、日本等很多国家都在积极进行特殊光纤的研制，并取得了一定的进展。光纤技术的突破将会为激光在医学领域开辟更为广阔的应用前景。