1、n 1961年,Campbell首先将红宝石激光用于眼科学,被用来治疗视网膜脱落,1963年,Goldmann将其应用于皮肤科学,利用激光刀切割肿瘤,1964年,匈牙利医生 Mester首先将红宝石激光用于生物刺激。1965年,Polanyi和 Kap lan将二氧化碳激光作为光学手术刀成功地进行了实验,此后,二氧化碳激光逐渐在医学各个领域确立了自己的地位。1971年,Nath发明了一种光纤,利用这种光纤,他和Kiefhaber在 1973年通过内镜技术成功地把激光导入动物的胃肠道。自此以后,无创导入技术飞速进展。n1975年,美国的 Dwyer和德国的 Fruhmorgen分别利用氩离子激光
2、成功地为患者治疗了胃出血。1976年,Hofstetter激光用于泌尿科学。1979年,Choy申请了利用激光治疗动脉硬化的专利。n由于激光器具有切割、凝固、汽化、打孔、截骨等功能,70年代医学激光治疗机在临床各科得到广泛应用。激光以其特有的优越性解决了许多传统医学的难题。医用激光器作为手术治疗的器械,已充分显示了它的优越性。n1981年,联合国世界卫生组织正式宣布激光医学为医学的一个新分支。n组织对光的吸收与组织的分子结构和吸收光谱有关,但主要依赖于激光的波长 紫外光主要被蛋白质吸收 可见光被血色素、黑色素和其它的色素吸收,700900nm被称作生物组织光学窗口,在此波段范围,组织对光的吸收
3、最少。而红外光主要是被水吸收。n1 热效应 强激光照射生物组织时,瞬间可产生几百度甚至上千度高温,其热效应可使生物组织的蛋白质变性凝固蛋白质变性凝固,甚至组甚至组织炭化或气化。织炭化或气化。n2 机械效应 由激光照射产生的机械作用可分为两部分：一次压强，一次压强，即激光本身的辐射压力对生物组织产生的压强。因为激光能量密度高,因而会产生很大辐射压力即光压,激光产生的压强可达 104105帕斯卡;二次压强二次压强生物组织吸收强激光造成的热膨胀和相变以及超声波、冲击波、电致伸缩等引起的压强。在临床上,利用激光引起的压强作用可治疗多种疾病,如眼科中的压力打孔等。n3 光效应 色系组织(特别是黑色)对激
4、光的吸收作用是选择性的,由此引起的破坏作用破坏作用很大,利用这一效应,可在需破坏的组织上先进行组织染色,然后再进行激光组织照射,即可获得最佳效果。n4 电磁场效应 激光是一种电磁波,因此激光产生电场、磁场,当激光光功率密度为 5 1014W/cm2时,产生的电场强度可达 4 1010V/m,在此强电场作用下,生物组织会产生 电 离 ,使 该 处 的 组 织 细 胞 受 到 破 坏组 织 细 胞 受 到 破 坏。n6 生物刺激效应 当低功率激光(l ow lever laser)照射生物组织时,不对生物组织直接造成不可逆性的损伤,而是产生某种与超声波、针灸、艾灸等机械的和热的物理因子所获得的生物
5、刺激相类似的效应,称为激光生物刺激效应。利用激光的特性,以及它与生物组织相互作用过程中的特异规律,可以用于研究、诊断和治疗疾病。例如,自 20世纪 70年代起,医生就已经利用激光干涉术、激光透照术和激光偏振技术等,来测量血液、尿液和人体其他组织的成分、微量元素的含量,以及识别和分辨细胞是否病变或癌变;用强激光束,可对病灶施行凝固、汽化和切割等手术,与传统的解剖刀比,激光刀不出血或少出血;用弱激光照射人体组织,可达到理疗照射治疗或光针灸治疗的作用,与传统理疗中的光疗比,激光的疗效显著提高,且适应证更加广泛。2.激光纤维内窥镜激光纤维内窥镜 借助于光纤，可以把激光引入人体内部用激光施借助于光纤，可
6、以把激光引入人体内部用激光施行手术，避免一些剖腹的大手术。行手术，避免一些剖腹的大手术。低功率激光的应用低功率激光的应用 弱激光对生物组织有刺激、镇痛、消炎、扩张血弱激光对生物组织有刺激、镇痛、消炎、扩张血管等作用，用弱激光照射病灶，有治疗效果。利用弱管等作用，用弱激光照射病灶，有治疗效果。利用弱激光照射穴位，可产生类似针炙的效果。激光照射穴位，可产生类似针炙的效果。1.激光刀激光刀 是用光学系统聚焦的激光束作用于生物体组织，在是用光学系统聚焦的激光束作用于生物体组织，在短时间内使之烧灼和气化。当光束以一定速度移动时，短时间内使之烧灼和气化。当光束以一定速度移动时，能把组织切开，起到手术刀的作
7、用。激光的能量还能烧能把组织切开，起到手术刀的作用。激光的能量还能烧结封闭组织中的血管、淋巴管，减少出血量，在做肿瘤结封闭组织中的血管、淋巴管，减少出血量，在做肿瘤手术时也可防止肿瘤扩散。脉冲激光作用时间短（小于手术时也可防止肿瘤扩散。脉冲激光作用时间短（小于千分之一秒），可以用作精细的眼科手术，病人的眼睛千分之一秒），可以用作精细的眼科手术，病人的眼睛还来不及转动，还来不及转动，“刀刀”已经下去了，不会伤及其它部位。已经下去了，不会伤及其它部位。同时激光刀与手术部位是非接触性作用，因而是自身消同时激光刀与手术部位是非接触性作用，因而是自身消毒的手术。毒的手术。飞秒激光低能量、小损伤以及严格的
8、空间定位特点，就像一把锐利而精密的手术刀，非常适合于生物组织的超精细切割。1999年，密歇根大学超快科学研究中心的科研人员发展了一种利用超快激光对人眼角膜进行清洁、高精度眼科手术切割的新方法。在视觉折射率修正手术中，他们采用工作波长为1060nm、脉宽为800fs、脉冲重复率为2kHz、最高脉冲能量40J的飞秒激光，代替传统的机械刀来对角膜覆盖物实施更加精密的切割，如下图所示。这种技术减少了不均匀切割的机会，也减少了相关边缘组织破坏的机会，降低了传统手术的危险性，改进了医疗安全。现在科学家们正在努力将这种系统用于青光眼及白内障等手术中。飞秒激光对角膜覆盖物实现精密切割无痛和无损伤医疗无痛和无损
9、伤医疗 与长脉冲激光相比，飞秒激光能量高度集中，作用期间几乎没有热量传输效应，因此也不会引起周围环境温度的上升，这在激光手术医疗应用方面非常重要。数度的温度上升一方面会在瞬间变成压力波传到神经细胞产生痛感，另一方面可能会对生物体组织造成致命伤害。因此，飞秒激光可以实现无痛和无损伤的安全治疗。对于人体中质地坚硬的钙化组织的治疗，如牙齿等，一般采用机械钻孔或Er:YAG激光烧蚀方法。这两种方法容易造成钙化组织破损或者产生裂纹，为牙齿进一步腐烂提供了条件，而且必须避免长时间的连续接受治疗。飞秒激光不会带来任何损伤，如下图所示。长脉冲激光（a）和飞秒激光（b）在牙科治疗中的比较利用激光进行基础医学和疾
10、病的检测诊断利用激光进行基础医学和疾病的检测诊断 可以利用相应的激光仪器，研究细胞、亚细胞和大可以利用相应的激光仪器，研究细胞、亚细胞和大分子的结构以及一些特殊细胞的生物学过程，例如可分子的结构以及一些特殊细胞的生物学过程，例如可以借助于激光微束仪，把激光束聚焦到以借助于激光微束仪，把激光束聚焦到0.5m-1.0m，用以切割和焊接细胞，研究生物的遗传规律用以切割和焊接细胞，研究生物的遗传规律激光的生物应用激光的生物应用 生物育种上可以采用生物育种上可以采用“诱发育种诱发育种”方法培育良种，方法培育良种，诱发育种也有化学诱变、核辐射诱变、光诱变等，激诱发育种也有化学诱变、核辐射诱变、光诱变等，激
11、光照射属光诱变。生物组织吸收激光能量后，将会使光照射属光诱变。生物组织吸收激光能量后，将会使生物体发生光生物体发生光-生物热效应、生物光压效应、生物光化生物热效应、生物光压效应、生物光化学效应、生物电磁效应和生物刺激效应，由此引起生学效应、生物电磁效应和生物刺激效应，由此引起生物遗传异变。我国已用激光照射种子培育新品种，改物遗传异变。我国已用激光照射种子培育新品种，改善品质。善品质。激光由于其良好的一致性,单色性、准直性等特点,自从其出现以来就一直对生物医学的发展起着十分重要的作用。在眼科领域,激光技术已经渗透到基础和临床的许多学科和专业之中,并对眼科医学的发展起着重大的促进作用。特别是近年来
12、,激光眼科技术在国内外取得了长足的发展。（2）激光睫状体光凝术 睫状体光凝术是利用激光对睫状体进行凝固、破坏,使其失去或减少房水生成的功能,降低眼压。由于其疗效肯定,并发症比热凝和冷凝少,而在有条件的医院已取代热凝和冷凝成为治疗各种无视力眼眼压难以控制的青光眼的有效方法（3）激光巩膜切除术 激光巩膜切除术是近年来才开展的一种激光治疗青光眼的新术式,目前国内未见文献报道。其具有操作简易、安全有效、切除精确易控制手术量、术后反应轻、并发症少、应用范围广等优点。被眼科激光工作者认为是一种具有开发潜能的激光治疗青光眼的新术式。使用的激光器有HO:YA G激光、Er:YA G激光、Diode 激光、连续
13、波Nd:YA G激光及准分子激光等激光器,目前外国常用的是HO:YA G和Er:YA G激光二种激光器。眼袋也称为睑袋,通常是指眶隔脂肪堆积较多、下睑皮肤松弛所造成的下睑皮肤下垂而且臃肿的征象。通常发生于40 岁以后的中老年人,男女均可发生。眼袋的产生是由于中老年人眶内脂肪、眶隔筋膜、眼轮匝肌及下睑皮肤等组织退行性变化松弛的结果。对于眼袋的治疗,不同的临床类型应采取不同的手术方法。激光眼袋整形术是一种新型的手术方法,同传统的手术相比,手术效果好、出血少、并发症少、恢复快。激光眼袋系采用现代激光点粘溶脂高新技术,方便、快捷、周围组织热损伤小、不出血,对皮肤松弛、下睑轻度细密皱纹及眼角鱼尾纹的病例
14、也很适合,可方便的去除细小皱纹,免除了切开、缝线和遗留疤痕等常规手术方法的弊端。运用在双眼皮成形中,真正彻底解决了非手术双眼皮不牢固这个难题,使双眼皮不开刀、不蒙眼、不红肿、永久牢固、可修可改成为可能。激光乳化常采用Er:YA G 激光,其波长为2.94m,最接近水的吸收峰值2.9m,在水中最易被吸收,故对含水量很高的眼内组织具有很高的安全性。当激光器发射激光后,其迅速被晶状体组织中的水分子吸收,在光气化作用下,迅速蒸发膨胀,形成一个微小空穴泡,并发生微小爆破。当空穴泡塌陷后可使晶状体核组织乳化成微小颗粒,对5 级核在内的白内障硬核均有乳化作用。被乳化的晶状体核碎屑可通过手术仪的注吸系统吸除。
15、白内障激光乳化吸出术是近年在国外刚开展的一种最新的白内障摘出手术方法。在完成机器研制和动物实验后,美国Colvard 等于1992 年开始逐步进行白内障激光乳化术的临床应用研究,与此同时,巴西Martinez 等也在临床施行了此手术。1997 年7 月美国FDA 批准Er:YA G 激光手术系统应用于临床白内障摘出手术。目前在美国仍是为数不多的有经验的眼科医生在进行白内障激光乳化吸出术。准分子激光是波长很短的紫外光,它与生物组织发生的是光化学效应而不是热效应,因此,不会产生热损伤,更谈不上烧焦。现今角膜屈光手术的原理是通过改变角膜弯曲度,从而改变其屈光能力,达到矫治近视、散光和远视的目的。准分
16、子激光是一种“冷激光”,它通过光切作用切开组织,而对附近组织不产生热损伤。因此,在计算机控制下,可根据所需矫正的屈光度,利用准分子激光对角膜组织进行精确切削,改变角膜弯曲度。这就是准分子激光手术的基本原理。虽然说激光应用于眼科的各个方面,也具有较长的历史,但各项激光眼科手术仍不能保证百分百成功,也不能保证绝不反弹。比如激光治疗屈光不正手术治疗近视眼来说,如果手术不太成功的话,就可能会出现以下并发症状:膜瓣偏离中心,角膜瓣对位不良,角膜瓣皱褶等众多并发症。不管上述后遗症的发病率有百分之几,只要诸多并发症中的任何一种,落在某位做此手术患者的身上,将会是终身遗憾和不幸。所以说提高激光眼科手术安全性和
17、稳定性迫在眉睫,也是激光眼科手术的发展趋势,唯有这样,才有可能取得长足的进步,才能保证在未来高技术不断发展的浪潮中站住脚跟。自1960 年第一台激光器-红宝石激光器诞生以来,已产生了各式各样的激光器。激光器技术的进步,促进了激光器在眼科领域的应用及发展。相反,眼科激光技术的不断发展有要求更为先进的激光器的产生。目前,应用于眼科手术的激光器主要有KTP 激光,Nd:YA G激光,Ho:YA G激光,半导体激光等,而对眼科医学光子技术中重要的、新颖的光子器件和仪器设置也正在进行开发性研究,例如:研制医用半导体激光系统、角膜成形用准分子激光设备、激光眼科美容设备或其他新激光设备,开拓新工作波段的医用激光系统以及开发Ho:YA G 及Er:YA G激光手术刀等。,二氧化碳激光,准分子激光,自由电子激光等,而对眼科医学光子技术中重要的、新颖的光子器件和仪器设置也正在进行开发性研究,例如:研制医用半导体激光系统、角膜成形用准分子激光设备、激光眼科美容设备或其他新激光设备,开拓新工作波段的医用激光系统以及开发Ho:YA G 及Er:YA G激光手术刀等。
