激光是20世紀60年代初產(chǎn)生的一項重大技術,被視為20世紀四大發(fā)明之一(激光、半導體、原子能和電子計算機),是長期以來對量子物理、波譜學、光學和電子學等學科綜合研究的成果。
早在1917年愛因斯坦首先提出了受激輻射的概念,他指出,不同能級的粒子在能級之間發(fā)生躍遷的同時,要吸收或發(fā)射能量。躍遷過程分為受激躍遷和自發(fā)躍遷,其中受激躍遷又分為受激輻射和受激吸收兩類。這些都為激光發(fā)展提供了物理學基礎。
如何實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),實現(xiàn)光的放大,1923年臺爾曼、1940年前蘇聯(lián)的法布里康德、1946年瑞士的布洛赫、1951年珀塞爾和龐德等人在這方面作出了貢獻。
特別是1954年湯斯研制成氨分子量子振蕩器,這一新的器件稱為脈塞(Maser),并且前蘇聯(lián)的巴索夫(Bасов)和普羅霍洛夫(IIрохров)獨立地進行類似的研究工作,也研制出一臺微波量子振蕩器,所以,1964年物理學諾貝爾獎為湯斯、巴索夫和普羅霍洛夫三個所獲。
1954~1957年威湯斯和肖洛做出了法布里-珀羅諧振腔(即兩個端面的反射鏡)。
值得驕傲的是我國王大珩教授在20世紀50年代末即提出將原子發(fā)光體放在法布里-珀羅諧振腔內(nèi),可以延長某一頻率的光波波列,提高單色性。
1960年美國梅曼(Maiman)用紅寶石作為工作物質(zhì)制成世界第一臺激光器,從此,為人類開創(chuàng)了一項新的技術--激光技術。第一臺激光器誕生后的6個月,在貝爾實驗室的伊朗科學家阿里賈萬(A.Javan)研究成功第一臺氣體激光器--He-Ne激光器。隨后幾年,各種激光器如同雨后春筍一樣相繼發(fā)明,如釹玻璃,摻釹釔鋁石榴石、二氧化碳、氬離子。20世紀70年代,氮分子、氦鎘、染料、氪、銅蒸汽、鈥、一氧化碳、氟化氫等化學激光器逐漸得以應用。20世紀80年代,人們又探索研制出一批新型的激光器,包括準分子激光器、Er:YAG激光器、HF激光器、X射線激光器和自由電子激光器等。
在弱激光的應用方面,最值得一提的是1962年研制的砷化鎵半導體激光器,它和傳統(tǒng)的激光器結構不同,它的核心部分是由GaAlAs或其它III~V族半導體元素構成的芯片,壽命長,重量輕,不易損壞,其電光轉(zhuǎn)換效率遠高于傳統(tǒng)的激光器,出光率高,不產(chǎn)生多余的熱,不需要高壓電源,不需冷卻,易操縱和便于隨身攜帶,交直流兩用。常用的激光波長有紅光的630nm、650nm和680nm,有紅外光的808nm、810nm和830nm激光,這種半導體激光可代替He-Ne激光進行激光血管內(nèi)、外照射和鼻腔、口咽的照射,將走向千家萬戶進行治療,為廣大患者造福。
醫(yī)用激光的發(fā)展史和弱激光治療的現(xiàn)狀、發(fā)展及展望
從1960年第一臺紅寶石激光器問世以來,第二年紅寶石視網(wǎng)膜凝固機在眼科即開始使用,1963年激光手術刀開始用于治療腫瘤,1970年Bоронина等應用He-Ne 激光治療高血壓等內(nèi)科疾患,1973年奧地利Plog用激光代替針灸做了實驗,1975年制成第一臺He-Ne激光針灸儀用于經(jīng)絡穴位治療疾病。
1961年美國即開始關于激光生物學的研究,1962年德國Bessis等人即發(fā)表了“激光對血細胞的作用研究”,1965年匈牙利Mester研究了He-Ne激光生物效應并總結了He-Ne 激光對生物體作用的規(guī)律,1963年McGuff發(fā)表了“激光生物效應的探討”,Goldmon發(fā)表了“激光束對皮膚的作用”,Fine發(fā)表了“激光的生物效應”。
20世紀80年代,國際激光醫(yī)學發(fā)展特別迅速。1975年在以色列召開的第一屆國際激光外科醫(yī)學會年會僅有25人參加,而1981年在日本東京召開的第四屆年會上已有30多個國家900多名代表出席,提交論文250多篇。1983年在美國底特律舉行的第五屆年會規(guī)模更大,有#p#分頁標題#e#1300多名代表參加,提交論文339篇。此外,尚有一系列的專業(yè)會議不斷地舉行,如激光生物醫(yī)學Gordon會議,激光散射的生物醫(yī)學應用會議,光敏藥物加激光輻照(PDT)專題會議, 特別是1985年在日本召開的低強度激光醫(yī)學應用專題會等。這樣,使弱激光的治療研究逐步延伸到周圍神經(jīng)系統(tǒng)的作用,對免疫功能的影響,對炎癥過程的影響,實驗性傷口愈合的規(guī)律性,促進骨細胞再生等方面。
前蘇聯(lián)腫瘤研究中心的科學家受紫外線照射自血回輸法的啟發(fā),進行He-Ne激光照射自血回輸?shù)难芯浚l(fā)現(xiàn)對人的周圍血液的免疫力、生物化學形態(tài)學指標均有明顯作用。用激光血管內(nèi)照射后,腫瘤患者被抑制的免疫力能恢復到正常的65%~70%,對類Ia抗原的應答不產(chǎn)生任何反應,故用之作為腫瘤患者術后增強機體免疫力、延緩腫瘤轉(zhuǎn)移和復發(fā)的免疫治療新方法。1984年前蘇聯(lián)的施瓦里布(IIIваЛъБ),將體外血液照射改為靜脈血管內(nèi)照射肢體閉塞性血管病,發(fā)現(xiàn)可以改善患者的微循環(huán)障礙,療效顯著,且可保持半年之久,為弱激光照射血液治療開辟了一條新的途徑。
我國于1961年研制出第一臺紅寶石激光器,1963年研制出He-Ne激光器。在20世紀70年代,我國開始將激光針灸應用于臨床,主要是應用He-Ne激光,治療內(nèi)、外、婦、兒、耳鼻咽喉、口腔、眼、皮膚和神經(jīng)科等約有200多種病癥,取得較好的療效。由于激光穴位治療無痛,無感染,無明顯禁忌癥,非常適合老年體弱、兒童和暈針的患者,急慢性支氣管炎、哮喘、高血壓、三叉神經(jīng)痛、面神經(jīng)麻痹、肩關節(jié)周圍炎、風濕性關節(jié)炎、胎位不正、產(chǎn)后尿潴留等,均為適用癥。激光穴位麻醉用于拔牙、扁桃體摘除、甲狀腺手術、疝修補、胃大部切除等,引起國內(nèi)外同行的關注。這種治療方法已被證實可以改善血液黏稠度,提高紅細胞變形能力,改善微循環(huán),提高紅細胞的攜氧能力,調(diào)節(jié)機體的免疫力,激活體內(nèi)的多種酶和激素,其中包括Na+-K+-ATP酶、超氧化物歧化酶(SOD#p#分頁標題#e#)、泌乳素、性激素、甲狀腺素、激肽釋放酶等。臨床還可以用于消炎、抗感染、降低血脂等。
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