（一）激光技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展簡史

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

       激光技術(shù)的發(fā)展及大規(guī)模應(yīng)用和原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)被并稱為現(xiàn)代最重大的四項(xiàng)科學(xué)成果。1949年美國物理學(xué)家朗斯（Lyons）首先發(fā)現(xiàn)氨分子在振動(dòng)過程中釋放出頻率為24,000MHz的電磁波，這是波長為1.25cm的微波，因此，人們斷定氨分子的能級之間的能量相差相當(dāng)于一個(gè)波長為1.25cm的光子，或低能級的氨分子吸收了一個(gè)1.25cm的波長的光子后被激發(fā)到高能級上去。1953年美國物理學(xué)家湯斯（Towns）將位于高能級的氨分子分離出來，然后用相應(yīng)能量的微波光子激勵(lì)它們，結(jié)果射入的是很少的幾個(gè)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(xué)家梅曼（Maiman）用這個(gè)原理制成了第一臺紅寶石激光器。同年，伊朗籍物理學(xué)家賈范(Javan)相繼制作了He-Ne激光器。

激光的獨(dú)特性質(zhì)和發(fā)展前景引起了人們的強(qiáng)烈興趣，不久就相繼出現(xiàn)了數(shù)百種能發(fā)射不同波長相干光的激光器。1964年美國卡斯珀（Kasper）制成了第一臺化學(xué)激光器。1966年蘭卡德（Lankard）等人首先制成了有機(jī)染料激光器，到目前為止，全世界已生產(chǎn)了幾千種類型的激光器，并研制成了高壓氣體激光器、氣動(dòng)激光器、高功率化學(xué)激光器、準(zhǔn)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(xiàn)后，很快受到醫(yī)學(xué)和生物學(xué)界的極大重視。1961年扎雷特(Zaret)，以后坎貝爾（Campbell）等人相繼用激光研究視網(wǎng)膜剝離焊接術(shù)，并很快用于臨床。目前激光在醫(yī)療臨床上除氣化、凝固、燒灼、光刀、焊接、照射等治療應(yīng)用外，在診斷和基礎(chǔ)理論研究方面出現(xiàn)了許多新技術(shù)，如激光熒光顯微檢查，激光微束照射單細(xì)胞顯微檢查技術(shù)，激光顯微光譜分析，生物全息攝影及細(xì)胞或分子水平的激光檢測和微光手術(shù)等。激光配合導(dǎo)光纖維的應(yīng)用對各種體腔內(nèi)腫瘤及其他疾患的診治，以及結(jié)合各種內(nèi)窺鏡進(jìn)行激光光敏療法診治腔內(nèi)腫瘤新技術(shù)提供有利手段。利用激光治療(medical laser)心臟疾病和血管內(nèi)斑塊栓塞，包括冠狀動(dòng)脈粥樣硬化阻塞后的激光血管再通。

       基于醫(yī)用激光的迅速發(fā)展，在激光生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中形成了一些專門學(xué)科，如激光分子生物學(xué)，激光細(xì)胞學(xué)，激光人體生理學(xué)，激光診斷學(xué)，激光治療(medical laser)學(xué)，醫(yī)用激光工藝學(xué)，激光防護(hù)學(xué)，分子生物激光工程學(xué)等。在診治方面，激光已用于每一臨床學(xué)科，應(yīng)用激光技術(shù)診治疾病的新方法將超過傳統(tǒng)的診治方法，激光技術(shù)將引起內(nèi)外科治療的“革命”，激光技術(shù)還將更廣泛的應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)和治療癌瘤，進(jìn)行咽喉外科手術(shù)以及縫合血管、神經(jīng)、肌腱和皮膚，治療動(dòng)脈硬化斑、血管栓塞和內(nèi)科、皮膚科等的許多疾病。

（二）常用于激光醫(yī)療(medical laser)的激光器介紹

強(qiáng)脈沖光皮膚治療系統(tǒng)
       強(qiáng)脈沖光系統(tǒng)嚴(yán)格來說不是一種激光器系統(tǒng)，應(yīng)該屬于一種強(qiáng)光源系統(tǒng)，采用專利的強(qiáng)脈沖光技術(shù)，輸出波段為560－1200nm，能量密度為20~48 j/cm2，脈寬2~7ms，光斑尺寸為8×34mm，可安全無創(chuàng)清除面部各種色素性和血管性斑塊，同時(shí)刺激膠原組織增生，恢復(fù)皮膚彈性，使得面部皮膚得到整體提升，重新煥發(fā)出健康的青春風(fēng)采。

CO2激光器系統(tǒng)
       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(yīng)用。CO2激光的模式質(zhì)量或模式結(jié)構(gòu)決定了光束質(zhì)量，對于美容應(yīng)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多模的激光相比， 除可以應(yīng)用于表皮性治療外，還可以用于組織切割、切除和表皮磨削，在美容科發(fā)揮著巨大作用。

紅寶石激光器
         紅寶石激光器是最早應(yīng)用于醫(yī)療上的激光器。紅寶石激光器波長為694.3nm的可見紅光，多為脈沖工作方式，脈沖頻率為1.2赫茲或單個(gè)脈沖，光斑直徑為 3~6mm，導(dǎo)光臂或光纖傳輸。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，僅有11~15%，而黑色素對其吸收率較高，吸收系數(shù)約為11~12左右，尤其適用于各種色素性疾病。臨床常用其長脈沖模式（脈寬1.2ms，能量密度10~40j/cm2），深入皮膚真皮層，破壞毛囊，永久性去除身體多余毛發(fā)；調(diào)q模式（脈寬25~40ms，峰值功率在幾十兆瓦以上），使黑色素細(xì)胞大量吸熱，并在超脈沖波的作用下破裂分解，可有效治療藍(lán)、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755nm，特長脈沖輸出，脈寬為2~40ms，組織能量密度可高達(dá)50 j/cm2，單個(gè)光斑直徑為5mm、7mm、10mm，重復(fù)效率：1~5個(gè)脈沖/秒，光纖傳輸或關(guān)節(jié)臂傳輸，可用于去除身體多余毛發(fā)。經(jīng)Q開關(guān)調(diào)制后，可用于去除文身及各種良性色素性病變。其作用原理和效果與紅寶石類似。
另一種調(diào)Q方式的翠綠寶石激光，輸出波長為752nm，組織能量密度為10 j/cm2，脈寬為45~75ns，脈沖頻率為單個(gè)脈沖或1、2、5、10hz，光斑直徑為1.4mm±0.1mm，利用其超脈沖的瞬間巨大能量可使色素細(xì)胞破裂分解，用于治療多種顏色的專業(yè)和業(yè)余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(cuò)誤文身、文眉等。

Nd:YAG激光器
        Nd:YAG 激光器是醫(yī)學(xué)中用得較多的激光器，它的轉(zhuǎn)換率高，輸出功率大，單根晶體工作時(shí)輸出功率可達(dá)百瓦，比CO2氣體激光止血及凝固效果好，故在醫(yī)學(xué)上常用來做手術(shù)刀，廣泛應(yīng)用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科經(jīng)皮椎間盤手術(shù)等，切割血管豐富的組織，大大減少出血。Nd:YAG激光脈沖能量大，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1.064nm，可通過石英光纖傳輸，使用方便。輸出方式有連續(xù)、脈沖和重復(fù)脈沖，末端功率為1~100w。Nd:YAG激光器采用調(diào)Q技術(shù)后，其峰值功率可達(dá)連續(xù)輸出的40~100倍，形成巨脈沖，具有高強(qiáng)度低能量的特點(diǎn)，可通過機(jī)械作用和強(qiáng)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(fā)生破損，不損傷周圍組織，對深層的藍(lán)、黑色素性病變，如太田痣、錯(cuò)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(shù)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5~12j/cm2。雖然血管中的氧合血紅蛋白對波長為532nm的光的吸收次于585nm的光，但可選擇532nm 波長激光適當(dāng)脈寬對血管性病變組織進(jìn)行治療。由于其穿透較淺，因而一般僅限于對較淺的血管性病變進(jìn)行治療。另外，倍頻Nd:YAG激光也可廣泛應(yīng)用于胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術(shù)，對于由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果。
黑色素細(xì)胞對532nm的激光的吸收較強(qiáng)，加之皮膚組織對該波長的散射較強(qiáng)，照射在皮膚上的532nm激光能量被局限在皮膚表皮層，采用調(diào)Q技術(shù)后，可對表淺型黑色素細(xì)胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀斑等達(dá)到較好的治療效果。

脈沖染料激光器
       脈沖染料激光器是液體激光器的一種，以染料為工作物質(zhì)，如羅丹明6g等，溶劑有乙醇、苯類、水及其他物質(zhì)。最大特點(diǎn)是其輸出波長在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，所以稱為可調(diào)諧激光器。醫(yī)學(xué)上常用的可調(diào)諧染料激光器有N2激光泵浦可調(diào)諧染料激光器，和Nd:YAG激光泵浦可調(diào)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(nèi)，由于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，這就便于使用各種方法改變和控制染料激光器輸出激光的中心波長，從而得到波長連續(xù)可調(diào)的激光。連續(xù)染料激光器的輸出功率為幾百毫瓦至幾十瓦，脈沖器件每脈沖輸出能量從零點(diǎn)幾焦耳到幾個(gè)焦耳，用光珊或多個(gè)棱鏡調(diào)諧能達(dá)到的變線寬度為10-5?m數(shù)量級。
目前，臨床常用的脈沖染料激光，其波長分別為532、577、585、590、595、600nm等，采用兩種脈寬（450和1500ns），多種光斑直徑（3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm），臨床主要用于治療多種血管性病變。

半導(dǎo)體激光器
       半導(dǎo)體激光器的工作物質(zhì)有砷化鉀（gaas），砷化銦（inas），銻化銦（insn），鋁化鎵（gaalas）等，輸出波長大都在可見光的長波到近紅外之間，醫(yī)用最短的有650nm（常用作瞄準(zhǔn)光），常見的波長有810nm,980nm等，不同種類的半導(dǎo)體激光器輸出功率差別較大：雙異質(zhì)結(jié)條形激光器連續(xù)輸出功率為數(shù)百毫瓦，脈沖輸出可達(dá)幾十瓦；激光列陣器件連續(xù)輸出功率可達(dá)百瓦級，脈沖輸出達(dá)千瓦級；可調(diào)諧激光器連續(xù)輸出功率為零點(diǎn)幾毫瓦，脈沖峰值功率可達(dá)幾十瓦。
較常用的810nm半導(dǎo)體激光器功率為0.5~25~60w，治療模式為0.1~9.9s單脈沖、重復(fù)脈沖及連續(xù)輸出，采用 400、600、1000nm接觸式及非接觸式光纖和探頭傳輸，汽化效果較1064nm快三倍，同時(shí)兼具良好的止血效果，術(shù)中術(shù)后出血少，術(shù)中光束對神經(jīng)和組織沒有電刺激，產(chǎn)生煙霧少，病人損失少，出血少，疼痛輕，愈合快，并發(fā)癥少，住院時(shí)間短，另外配以多種內(nèi)徑的光纖可方便與任何一種內(nèi)窺鏡匹配，在開放手術(shù)中也可靈活應(yīng)用。
半導(dǎo)體激光器電光轉(zhuǎn)換率高（30%），沒有多余的熱量產(chǎn)生，從而避免了傳統(tǒng)燈泵浦激光和氣體激光器所需的龐大水冷系統(tǒng)，因此體積精巧，重量輕。同時(shí)，它也沒有傳統(tǒng)激光的閃光燈、晶體棒等高壓、高熱易損元件，因而壽命較長，一般半導(dǎo)體芯片的壽命可達(dá)100萬小時(shí)，具有操作方便，機(jī)動(dòng)靈活，耗電少，效率高等優(yōu)點(diǎn)。
由于半導(dǎo)體激光器的諧振腔短，所以產(chǎn)生激光的方向性較差，發(fā)散角較大。此外，因其能極復(fù)雜，所以產(chǎn)生激光的譜線較寬，單色性較差。

鉺激光器
       鉺激光是一種固體脈沖激光，波長為294nm，處于光譜中人眼看不見的紅外區(qū)，激光脈沖頻率為1~20hz，能量密度為5j/ cm2~20j/ cm2，最大脈沖能量為1.5j。鉺激光具有獨(dú)特的生物組織作用特性，其波長恰好位于水的最高吸收峰值，由于皮膚中70%以上的成分是水，因此皮膚組織對鉺激光具有極強(qiáng)的吸收能力。當(dāng)鉺激光脈沖作用在皮膚上時(shí)，激光能量迅速被組織吸收，引起淺層皮膚的快速升溫，導(dǎo)致組織的瞬間汽化分離和精密剝脫。每個(gè)激光脈沖汽化組織的深度僅為10~20μm，而激光的熱損傷也限定在10~20μm的范圍內(nèi)，適合于去除手部、頸部和面部淺表、細(xì)小和較深的皺紋，同時(shí)對皮膚色素性疾病和毛發(fā)移植亦有理想的療效。其獨(dú)特的作用效果使術(shù)后色素沉著被控制在最小程序，尤其適合于較黑的和東方人的皮膚種類。