4章现代医学中应用课件1.ppt

1、光与现光与现代科技代科技第四章第四章 激光在现代医学激光在现代医学 中的应用中的应用 2022-10-10光与现代科技讲座光与现代科技讲座云南大学信息学院通信工程系云南大学信息学院通信工程系 宗宗 容容zongrongynu.edu13700687824第四章第四章 激光在现代医学中的应用激光在现代医学中的应用 光与现光与现代科技代科技2022-10-10光与现光与现代科技代科技光与现代科技讲座光与现代科技讲座 第一章第一章 绪论绪论 2 2第二章第二章 光源与激光器光源与激光器 2 2第三章第三章 光纤与光学传感技术光纤与光学传感技术 4 4第四章第四章 激光在现代医学中的应用激光在现代医学

2、中的应用 4 4第五章第五章 激光在军事技术中的应用激光在军事技术中的应用 4 4第六章第六章 激光在现代工业和加工中的应用激光在现代工业和加工中的应用 4 4 第七章第七章 光与信息技术光与信息技术 4 4第八章第八章 光通信技术与网络光通信技术与网络 6 6第九章第九章 光学成像、全息与显示技术光学成像、全息与显示技术 2 2第十章第十章 光电集成与纳米技术光电集成与纳米技术 2 22022-10-10光与现光与现代科技代科技第四章第四章 激光在现代医学中的应用激光在现代医学中的应用 4.1 激光与生物体的相互作用激光与生物体的相互作用4.1.1 生物体的光学特性生物体的光学特性4.1.2

3、 激光对生物体的作用激光对生物体的作用 4.2 激光临床治疗激光临床治疗4.2.1 激光治疗的种类激光治疗的种类4.2.2 激光眼科治疗激光眼科治疗4.2.3 皮肤科及整形外科激光治疗皮肤科及整形外科激光治疗4.2.4 光化学治疗光化学治疗4.2.5 激光在泌尿外科的应用激光在泌尿外科的应用4.2.6 激光在耳鼻喉科的应用激光在耳鼻喉科的应用4.2.7 间质激光光凝术间质激光光凝术 4.3 激光在生物体检测及诊断中的激光在生物体检测及诊断中的应用应用4.3.1 激光生物体光谱测量及诊激光生物体光谱测量及诊断断4.3.2 激光断层摄影激光断层摄影4.3.3 激光显微镜激光显微镜4.3.4 视网膜

4、检测中的自适应光视网膜检测中的自适应光学技术学技术4.3.5 人眼视力人眼视力CCD测量技术测量技术 4.4 医用激光装置医用激光装置 4.5 医用光纤医用光纤4.5.1 实心光纤实心光纤4.5.2 空心光纤空心光纤4.5.3 成像光纤束（内窥镜）成像光纤束（内窥镜）4.6 国内外激光医疗技术的现状国内外激光医疗技术的现状2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光医学的发展激光医学的发展激光医学是激光技术和医学相结合的一门新兴的边缘学科。激光医学是激光技术和医学相结合的一门新兴的边缘学科。1960年，年，Maiman发明第一台红宝石激光器，发明第一台红宝石激光器，1961年，年，Camp

5、bell首先将红宝石激光用于首先将红宝石激光用于眼科眼科的治疗，从的治疗，从此开始了激光在医学临床的应用。此开始了激光在医学临床的应用。1963年，年，Goldman将其应用于将其应用于皮肤科学皮肤科学。同时，值得关注。同时，值得关注的是二氧化碳激光器的作为的是二氧化碳激光器的作为光学手术刀光学手术刀的出现，逐渐在医的出现，逐渐在医学临床的各学科确立了自己的地位。学临床的各学科确立了自己的地位。1970年，年，Nath发明了光导纤维，到发明了光导纤维，到1973年通过年通过内镜技术内镜技术成成功地将激光导入动物的胃肠道，自此实现了功地将激光导入动物的胃肠道，自此实现了无创导入技术无创导入技术的

6、飞速发展。的飞速发展。1976年，年，Hofstetter首先将激光用于首先将激光用于泌尿外科泌尿外科。随着血卟。随着血卟啉及其衍生物在啉及其衍生物在1960年被发现，年被发现，Diamond在在1972年首先将年首先将这种物质用于光动力学治疗。这种物质用于光动力学治疗。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光医学的应用激光医学的应用在医学领域中，激光的应用范围非常广泛，不仅在医学领域中，激光的应用范围非常广泛，不仅在临床上激光作为一种技术手段，被各临床学科在临床上激光作为一种技术手段，被各临床学科用于疾病的诊断和治疗，而且在基础医学中的细用于疾病的诊断和治疗，而且在基础医学中的细胞水

7、平的操作和生物学领域中激光技术也占有重胞水平的操作和生物学领域中激光技术也占有重要地位。要地位。另外，还可以利用激光显微加工技术制造医用微另外，还可以利用激光显微加工技术制造医用微型仪器和利用光造形技术进行生物体模型制造型仪器和利用光造形技术进行生物体模型制造(光光敏树脂固化快速成形敏树脂固化快速成形SLARP)等领域等领域。再者，利用全息的生物体信息的记录及医疗信息再者，利用全息的生物体信息的记录及医疗信息光通信等与信息工程有关的领域，从广义来讲，光通信等与信息工程有关的领域，从广义来讲，也属于激光在医学中的应用。也属于激光在医学中的应用。本章主要对医学临床，重点是激光对诊断和治疗本章主要对

8、医学临床，重点是激光对诊断和治疗领域中的应用进行论述。领域中的应用进行论述。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.1 激光与生物体的相互作用激光与生物体的相互作用4.1.1 生物体的光学特性生物体的光学特性1吸收和散射吸收和散射2.光渗透长度光渗透长度4.1.2 激光对生物体的作用激光对生物体的作用优点优点2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.1.1 生物体的光学特性生物体的光学特性1吸收和散射吸收和散射对生物体入射光强度为对生物体入射光强度为I0的单色平行光，若生物体的单色平行光，若生物体是均匀的吸收体，则在入射深度是均匀的吸收体，则在入射深度x处的光强度处的光强度I，由

9、朗伯一贝尔由朗伯一贝尔(Lambert-Beer)给出了以下关系式：给出了以下关系式：)exp(00 xII)exp(0 xIItst00为吸收系数，为吸收系数，但是，由于生物体对光是很强的但是，由于生物体对光是很强的散射体，因此生物体内光的衰减不仅由于吸收，散射体，因此生物体内光的衰减不仅由于吸收，而且取决于散射的影响。在不能忽略散射的条件而且取决于散射的影响。在不能忽略散射的条件下，上式可用衰减系数下，上式可用衰减系数 t，和散射系数，和散射系数 s改写为：改写为：2022-10-10光与现光与现代科技代科技若考虑生物体表面的光反射若考虑生物体表面的光反射(菲涅耳反射菲涅耳反射)，其反射，

10、其反射率为率为R，则上两式的右边应乘以，则上两式的右边应乘以(1-R)。激光在测量、诊断中应用时如何处理散射的影响，激光在测量、诊断中应用时如何处理散射的影响，对于光学计算机断层术这是很重要的问题。对于光学计算机断层术这是很重要的问题。)exp()1(0 xIRIt图图4-1 4-1 生物体中的光衰减生物体中的光衰减2022-10-10光与现光与现代科技代科技如图如图4-2(a)所示，单一微粒所引起的光散射在所有方向上都存所示，单一微粒所引起的光散射在所有方向上都存在。当散射角小于在。当散射角小于90。时称为前向散射，大于。时称为前向散射，大于90。时为后向。时为后向散射。散射光对角度的依赖性

11、可近似地以各向异性散射参数散射。散射光对角度的依赖性可近似地以各向异性散射参数g来描述，来描述，g=-1时为纯向后散射时为纯向后散射(散射角散射角130。)，g=+1时为纯向时为纯向前散射前散射(散射角为散射角为 0。)，g=0时表示各向同性散射。一般在生物时表示各向同性散射。一般在生物体组织中体组织中g=0.80.97，显示出很强的前向散射特性。，显示出很强的前向散射特性。如图如图4-2(b)所示的多重散射时所示的多重散射时(反复多次散射反复多次散射)，光在生物体内，光在生物体内扩散，变得近似于各向同性散射。这样，光在其扩散的范围扩散，变得近似于各向同性散射。这样，光在其扩散的范围内与生物体

12、发生相互作用，从而光能被吸收后转换成热量，内与生物体发生相互作用，从而光能被吸收后转换成热量，或激励生物体分子感应出荧光和磷光。或激励生物体分子感应出荧光和磷光。图图4-2 4-2 生物体中散射光的特性生物体中散射光的特性2022-10-10光与现光与现代科技代科技图图4-3所示为这些过程的模型。所示为这些过程的模型。实际上生物体是大小各不相同的组织、器官所组实际上生物体是大小各不相同的组织、器官所组成的不均质且多成分的系统，因此，如上两式的成的不均质且多成分的系统，因此，如上两式的简单描述只能在限定的条件下使用。简单描述只能在限定的条件下使用。生物体的主成分是水，生物体的主成分是水，此外还有

13、蛋白质、脂肪、此外还有蛋白质、脂肪、无机质等。皮肤、肌肉、无机质等。皮肤、肌肉、内脏等软组织的水分约内脏等软组织的水分约为为70。水对红外域有。水对红外域有着很强的吸收，因此，着很强的吸收，因此，若在这些软组织上照射若在这些软组织上照射红外光，则可以高效地红外光，则可以高效地把光能转换成热量。把光能转换成热量。图图4-3 4-3 生物体与光的各种相互作用的示意图生物体与光的各种相互作用的示意图2022-10-10光与现光与现代科技代科技血液红血球中的血红蛋白是另一类典型的光吸收血液红血球中的血红蛋白是另一类典型的光吸收体。血红蛋白分为被氧化的状态与未被氧化的状体。血红蛋白分为被氧化的状态与未被

14、氧化的状态，这两种状态的吸收光谱稍有差别，但都是在态，这两种状态的吸收光谱稍有差别，但都是在600nm以下的光谱上吸收增大。以下的光谱上吸收增大。蛋白质在紫外域上表现很大的吸收，如图蛋白质在紫外域上表现很大的吸收，如图4.4所示所示 由图由图4-4可知，各可知，各种组织在种组织在700nm1500nm的红外光的红外光谱带的吸收都比较谱带的吸收都比较小，因此该光谱带小，因此该光谱带称为称为生物体光谱学生物体光谱学窗口窗口。图图4-4 4-4 软组织上各种物质的吸收系数与波长的关系软组织上各种物质的吸收系数与波长的关系2022-10-10光与现光与现代科技代科技2光渗透长度（光渗透长度（穿透深度穿

15、透深度）光虽被组织吸收和散射但还能到达组织的深处光虽被组织吸收和散射但还能到达组织的深处。光。光到达组织的深度称为光穿透深度到达组织的深度称为光穿透深度由光的强度由光的强度I衰减到入射光强度衰减到入射光强度I0的的1e时的深度来定时的深度来定义，则光穿透深度应为义，则光穿透深度应为1t。如图所示。如图所示。光穿透深度在近红光穿透深度在近红外附近较深，在外附近较深，在3 um以上的红外域或以上的红外域或300nm以下的紫外以下的紫外域中较浅。域中较浅。组织的种类不同，组织的种类不同，光穿透深度对波长光穿透深度对波长的依赖性也变化。的依赖性也变化。例如牙齿、骨等硬例如牙齿、骨等硬组织组织(hard

16、tissue)中，中，蓝绿色波长的穿透蓝绿色波长的穿透深度深。深度深。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.1.2 激光对生物体的作用激光对生物体的作用光被组织吸收后产生热，即光被组织吸收后产生热，即对生物体起光热作用对生物体起光热作用。如对软。如对软组织照射激光，在光渗透长度范围内光能被吸收转换成热组织照射激光，在光渗透长度范围内光能被吸收转换成热量。激光照射强度与吸收系数量。激光照射强度与吸收系数I a的乘积表示组织表面的加的乘积表示组织表面的加热速度。热速度。若加热速度远高于蒸发组织所需的速度，则组织若加热速度远高于蒸发组织所需的速度，则组织被烧蚀被烧蚀。例如，用足够高的速度对

17、组织照射。例如，用足够高的速度对组织照射193nmArF准准分子激光和分子激光和2.94umEr：YAG激光，则光渗透长度激光，则光渗透长度1um左左右的组织层被迅速加热、烧蚀，因此，亚微米级精密的组右的组织层被迅速加热、烧蚀，因此，亚微米级精密的组织切除手术织切除手术(角膜手术治疗近视眼角膜手术治疗近视眼)就成为可能。就成为可能。如果要烧蚀较深处的组织，则应选择光渗透长度比较大的如果要烧蚀较深处的组织，则应选择光渗透长度比较大的波长，如光渗透长度波长，如光渗透长度20um的的CO2激光较为适合。激光较为适合。而而1.06um的的Nd：YAG激光器，因吸收系数过小，即光渗激光器，因吸收系数过小

18、，即光渗透长度过大，光能散射太大，因此对烧蚀不利。透长度过大，光能散射太大，因此对烧蚀不利。Nd：YAG激光器一般应用于激光凝固的手术，因为蛋白激光器一般应用于激光凝固的手术，因为蛋白质在较低温度质在较低温度(6070)下就可产生热变形下就可产生热变形(凝固凝固)。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光对生物体的作用激光对生物体的作用另外，一些另外，一些烧蚀不足，但加热充分的情况可以使烧蚀不足，但加热充分的情况可以使组织坏死组织坏死，痣的治疗就是属于这种过程。，痣的治疗就是属于这种过程。除了以上光热作用以外，激光对生物体也起除了以上光热作用以外，激光对生物体也起光音光音响作用或光化学

19、作用响作用或光化学作用。它们的作用原理与在治疗。它们的作用原理与在治疗中的应用将在中的应用将在4.2节中叙述。节中叙述。另外，另外，散射光与透射光的强度和光谱含有重要的散射光与透射光的强度和光谱含有重要的生物体信息生物体信息，因此可以应用在生物体测定和成像，因此可以应用在生物体测定和成像上。因激光照射而感应出荧光这种特性，可以用上。因激光照射而感应出荧光这种特性，可以用来诊断组织的病变状态或部位，这些内容将在来诊断组织的病变状态或部位，这些内容将在4.3中叙述。中叙述。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光应用在治疗和生物体测定时具激光应用在治疗和生物体测定时具有以下优点：有以下优点

20、：(1)一般情况下，激光治疗和测定对生物体的一般情况下，激光治疗和测定对生物体的损害损害较少较少，与，与X射线相比，激光对生物体一般是射线相比，激光对生物体一般是无侵无侵袭或低侵袭的袭或低侵袭的。对生物体存在某种伤害可能的叫。对生物体存在某种伤害可能的叫做有侵袭。做有侵袭。(2)利用激光在大气中直线传播的特点，可利用激光在大气中直线传播的特点，可非接触非接触地对生物体作用地对生物体作用，也可以利用光纤导入到生物体，也可以利用光纤导入到生物体内部进行治疗。内部进行治疗。(3)激光的高聚光性能使激光的高聚光性能使微观的治疗微观的治疗和和高空间分辨高空间分辨力的测定力的测定成为可能。成为可能。202

21、2-10-10光与现光与现代科技代科技4.2 激光临床治疗激光临床治疗4.2.1 激光治疗的种类激光治疗的种类4.2.2 激光眼科治疗激光眼科治疗眼底治疗眼底治疗在近视眼治疗中的作用在近视眼治疗中的作用4.2.3 皮肤科及整形外科激光治疗皮肤科及整形外科激光治疗激光除痣激光除痣光子嫩肤技术光子嫩肤技术超脉冲超脉冲CO2激光除皱激光除皱新型光子嫩肤技术新型光子嫩肤技术4.2.4 光化学治疗光化学治疗4.2.5 激光在泌尿外科的应用激光在泌尿外科的应用4.2.6 激光在耳鼻喉科的应用激光在耳鼻喉科的应用4.2.7 间质激光光凝术间质激光光凝术2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.2.1

22、激光治疗的种类激光治疗的种类临床上激光的用途不外乎切割、分离；汽化、融临床上激光的用途不外乎切割、分离；汽化、融解；烧灼、止血；凝固、封闭；压电碎石；局部解；烧灼、止血；凝固、封闭；压电碎石；局部照射等，这些治疗种类就是利用激光对生物体的照射等，这些治疗种类就是利用激光对生物体的作用有作用有光热作用、光音响（压电）作用、光化学光热作用、光音响（压电）作用、光化学作用作用等，激光治疗就是基于这些作用机理，不论等，激光治疗就是基于这些作用机理，不论哪种治疗，不一定只是单一的作用机理。哪种治疗，不一定只是单一的作用机理。例如，利用紫外激光烧蚀时主要的机理是光热作例如，利用紫外激光烧蚀时主要的机理是光

23、热作用，但也存在光子能量直接切断组织的分子结构用，但也存在光子能量直接切断组织的分子结构的光化学作用，该种治疗同时利用了光热作用及的光化学作用，该种治疗同时利用了光热作用及光化学作用，甚至还有其他作用参与。在所有的光化学作用，甚至还有其他作用参与。在所有的治疗中，哪一种机理以多大比例起作用还没有确治疗中，哪一种机理以多大比例起作用还没有确切的解释。切的解释。2022-10-10光与现光与现代科技代科技以主要作用机理为准进行分类以主要作用机理为准进行分类 (1)光热治疗：光热治疗：激光照射激光照射组织光能被组织吸收后产生的热量，可去除组织、凝组织光能被组织吸收后产生的热量，可去除组织、凝固组织，

24、也可破坏组织固组织，也可破坏组织(坏死坏死)。去除治疗去除治疗是利用烧蚀过程，将组织穿孔、切开或二维是利用烧蚀过程，将组织穿孔、切开或二维(面状面状)地地去除。去除。穿孔治疗穿孔治疗称为激光称为激光TMR(transmyocardialrevascularizaton)，它，它是在有拍动的状态下，对心肌梗塞的心脏进行激光照射，在心是在有拍动的状态下，对心肌梗塞的心脏进行激光照射，在心肌上打穿多个孔，恢复血液循环，对重症心肌梗塞患者有很好肌上打穿多个孔，恢复血液循环，对重症心肌梗塞患者有很好的治疗效果。的治疗效果。凝固治疗凝固治疗是利用加热时蛋白质成分和血液被凝固的性质，它能是利用加热时蛋白质成

25、分和血液被凝固的性质，它能使被剥离的组织黏结或止血。例如，把血管的切断面互相贴紧，使被剥离的组织黏结或止血。例如，把血管的切断面互相贴紧，由激光加热黏结，称为激光吻合手术。由激光加热黏结，称为激光吻合手术。破坏组织破坏组织的例子，像痣的治疗，对有色素的细胞有选择地使其的例子，像痣的治疗，对有色素的细胞有选择地使其坏死。还有将病变部位全部加热使病变部位坏死的激光热治疗坏死。还有将病变部位全部加热使病变部位坏死的激光热治疗等。等。目前大部分临床应用的激光治疗是属于这种光热治疗的范畴。目前大部分临床应用的激光治疗是属于这种光热治疗的范畴。2022-10-10光与现光与现代科技代科技以主要作用机理为准

26、进行分类以主要作用机理为准进行分类(2)光音响治疗（压电治疗）光音响治疗（压电治疗）其典型例子是在结石上照射激光使其破碎。其典型例子是在结石上照射激光使其破碎。一种常用的结石治疗方法是体外冲击波结石破碎技术一种常用的结石治疗方法是体外冲击波结石破碎技术（ESWLExtracorporeal Shock Wave Lithotripsy），），让患者进入水槽中，利用火花放电和振子在水中产生让患者进入水槽中，利用火花放电和振子在水中产生冲击波，并将冲击波聚束到体内的结石，使结石破碎，冲击波，并将冲击波聚束到体内的结石，使结石破碎，目前作为无侵袭治疗被普及，但是目前作为无侵袭治疗被普及，但是ESWL

27、不适用于下不适用于下部尿道结石等。部尿道结石等。作为作为ESWL的补充手段之一，激光结石破碎技术也是的补充手段之一，激光结石破碎技术也是一种低侵袭治疗方法。如果结石上照射高强度短脉冲一种低侵袭治疗方法。如果结石上照射高强度短脉冲激光，结石的急速加热而产生冲击波激光，结石的急速加热而产生冲击波(膨胀波膨胀波)，作为，作为其反作用，结石上作用压缩波使结石破碎。其反作用，结石上作用压缩波使结石破碎。2022-10-10光与现光与现代科技代科技以主要作用机理为准进行分类以主要作用机理为准进行分类 (3)光化学治疗：光化学治疗：是在病变部位照射特定波长的激光，产生光化学反应来破是在病变部位照射特定波长的

28、激光，产生光化学反应来破坏病变组织，癌症治疗就是一个典型的例子。坏病变组织，癌症治疗就是一个典型的例子。近来被关注的激光治疗中，还有利用低功率激光缓解痛近来被关注的激光治疗中，还有利用低功率激光缓解痛症症(去痛去痛)和促使创伤愈合等。激光针刺的效应很早就被人和促使创伤愈合等。激光针刺的效应很早就被人们认可，但要解明这些低功率激光的作用机理，还需要作们认可，但要解明这些低功率激光的作用机理，还需要作进一步的研究。进一步的研究。从以上的例子中可知，激光治疗的对象极其广泛。涉及从以上的例子中可知，激光治疗的对象极其广泛。涉及对象有消化系统、呼吸道系统、循环系统、泌尿系统、眼对象有消化系统、呼吸道系统

29、、循环系统、泌尿系统、眼科、耳鼻科、皮肤科及整形外科、妇科、牙科等几乎所有科、耳鼻科、皮肤科及整形外科、妇科、牙科等几乎所有的临床领域。激光治疗正在深入研究和发展中，激光治疗的临床领域。激光治疗正在深入研究和发展中，激光治疗虽不是万能的，但将激光治疗作为第一选择的疾病很多，虽不是万能的，但将激光治疗作为第一选择的疾病很多，特别是在高龄社会的今天，激光的无侵袭或低侵袭治疗越特别是在高龄社会的今天，激光的无侵袭或低侵袭治疗越来越显示出其重要性。来越显示出其重要性。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.2.2 激光眼科治疗激光眼科治疗眼睛是光的读出器官，眼睛是光的读出器官，因此不论是测定、

30、诊因此不论是测定、诊断或治疗，激光都能断或治疗，激光都能起到重要的作用。治起到重要的作用。治疗眼底疾病的激光治疗眼底疾病的激光治疗仪很早就已实用化，疗仪很早就已实用化，它在治疗网膜炎和眼它在治疗网膜炎和眼底出血等有失明危险底出血等有失明危险的疾病中发挥了很大的疾病中发挥了很大的威力，近来使用激的威力，近来使用激光进行近视矫正也受光进行近视矫正也受到高度重视到高度重视1眼底治疗眼底治疗 眼球构造和眼球成像眼球构造和眼球成像特性图特性图图图4.6 4.6 眼的构造眼的构造2022-10-10光与现光与现代科技代科技在图在图4.7(a)中，物体在有限远，眼球通过调节中，物体在有限远，眼球通过调节(眼

31、球变凸眼球变凸)将将像成在视网膜上，从而清晰地观察。像成在视网膜上，从而清晰地观察。在图在图4.7(b)中，眼球在放松条件下，无限远的物体成像在中，眼球在放松条件下，无限远的物体成像在视网膜上，被清晰地观察。视网膜上，被清晰地观察。因此，因此，正常眼正常眼观察不同距离的目标时，观察不同距离的目标时，角膜与晶状体的曲角膜与晶状体的曲率半径是在不断改变率半径是在不断改变的。如果产生了屈光不正，即出现了的。如果产生了屈光不正，即出现了近视、远视或散光，就有可能通过角膜手术，改变其曲率近视、远视或散光，就有可能通过角膜手术，改变其曲率半径，实现视力校正。半径，实现视力校正。图图4.7 4.7 眼球的成

32、像特性眼球的成像特性2022-10-10光与现光与现代科技代科技2在近视眼治疗中的应用在近视眼治疗中的应用 治疗近视是治疗近视是利用烧蚀作用对角膜表面进行精密手术，来控利用烧蚀作用对角膜表面进行精密手术，来控制折射状态的过程制折射状态的过程(矫正矫正)。眼睛对光的折射由角膜与晶状。眼睛对光的折射由角膜与晶状体完成，因为晶状体与前房体完成，因为晶状体与前房(水水)和玻璃体相邻，三者折射和玻璃体相邻，三者折射率接近，因此折射作用不大。率接近，因此折射作用不大。而角膜的两侧分别是大气和前房而角膜的两侧分别是大气和前房(水水)，二者折射率相差较，二者折射率相差较大，因此折射作用大，因而只对角膜手术就能

33、有效地矫正大，因此折射作用大，因而只对角膜手术就能有效地矫正近视。近视。近视一般使用眼镜来矫正，但对于重度近视，则需要作这近视一般使用眼镜来矫正，但对于重度近视，则需要作这种角膜手术，如图种角膜手术，如图4.8所示。所示。目前近视矫正有两种方法：目前近视矫正有两种方法：对角膜表面进行二维去除手术对角膜表面进行二维去除手术使其曲率半径增大使其曲率半径增大(使其平坦使其平坦)的的PRK(Photorefr Active Keratectomy)和将角膜表面辐射状切开的和将角膜表面辐射状切开的RK(Radial Keratotomy)目前以副作用小的：目前以副作用小的：PRK方法为主流方法为主流。2

34、022-10-10光与现光与现代科技代科技图图4.8 4.8 激光角膜手术示意图激光角膜手术示意图图图4.8 用于角膜手术用于角膜手术的准分子激光装置的准分子激光装置2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.2.3 皮肤科及整形外科激光治疗皮肤科及整形外科激光治疗 1激光除痣激光除痣 以前对痣的治疗多采用外科切除的方法或利用干以前对痣的治疗多采用外科切除的方法或利用干冰或液态氮将组织冻结坏死的方法冰或液态氮将组织冻结坏死的方法(低温雪崩开关低温雪崩开关冻胶冻胶)等，但都因侵袭大而留下疤痕。等，但都因侵袭大而留下疤痕。一般讲，痣是属于正常组织中的病变组织一般讲，痣是属于正常组织中的病变组织

35、(含色素含色素的细胞的细胞)，激光治疗应适当地调整照射条件，在不，激光治疗应适当地调整照射条件，在不损坏正常组织的情况下有选择地破坏病变组织。损坏正常组织的情况下有选择地破坏病变组织。但痣的种类和部位但痣的种类和部位(深度深度)不同，激光照射条件也不同，激光照射条件也大不一样，因此，治疗前要进行准确地诊断。大不一样，因此，治疗前要进行准确地诊断。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光除痣激光除痣图图4.9 4.9 皮肤的断面构造皮肤的断面构造 2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光除痣激光除痣决定皮肤颜色决定皮肤颜色的典型色素有的典型色素有黑色素与血红蛋白质黑色素与血红蛋白

36、质。黑色素黑色素是由称为黑素细胞内的小器管是由称为黑素细胞内的小器管(黑素体黑素体)产生的，产生的，黑痣、蓝痣黑痣、蓝痣就是由该黑色素引起的局部增生皮肤病变，就是由该黑色素引起的局部增生皮肤病变，可分为表皮上的增生可分为表皮上的增生(扁平痣等扁平痣等)与真皮内的增生与真皮内的增生(太田太田痣等痣等)。红痣红痣也能被肉眼能看到，它是一种位于真皮或皮下组也能被肉眼能看到，它是一种位于真皮或皮下组织的血管扩张和增生织的血管扩张和增生(血管瘤血管瘤)，因为存在许多红血球，因为存在许多红血球呈现红色，因此被称为红痣。呈现红色，因此被称为红痣。激光除痣的激光除痣的机理机理是照射激光使这些色素和病变细胞有是

37、照射激光使这些色素和病变细胞有选择地吸收并产生热量，从而使病变组织发生变化以选择地吸收并产生热量，从而使病变组织发生变化以至破坏。但是激光照射后，皮肤色调的变化至破坏。但是激光照射后，皮肤色调的变化(退色退色)需需要很长的时间要很长的时间.这是由于被破坏的病变细胞完全消失有一个过程，它这是由于被破坏的病变细胞完全消失有一个过程，它们被巨噬细胞们被巨噬细胞(具有吞食作用的大型细胞，也称贪食具有吞食作用的大型细胞，也称贪食细胞细胞)所吞食，再送到淋巴结需要很长的时间。所吞食，再送到淋巴结需要很长的时间。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光除痣激光除痣为了有选择地破坏病变细胞为了有选择地

38、破坏病变细胞(色素色素)，必须，必须选择吸收系选择吸收系数大的激光波长数大的激光波长。氧化状态的血红蛋白在。氧化状态的血红蛋白在418nm、542nm、577nm波段具有吸收峰值，而黑色素是在短波段具有吸收峰值，而黑色素是在短波段吸收大。波段吸收大。另外，病变部位在组织深处时，必须考虑皮肤组织的另外，病变部位在组织深处时，必须考虑皮肤组织的光渗透长度，即在光渗透长度，即在波长的选择波长的选择上，上，必须兼顾病变细胞必须兼顾病变细胞的吸收系数与皮肤组织的光渗透长度两个因素的吸收系数与皮肤组织的光渗透长度两个因素。例如，。例如，血红蛋白在血红蛋白在418nm波段附近吸收系数最大，但考虑光波段附近吸

39、收系数最大，但考虑光渗透长度后多使用渗透长度后多使用577m波段，甚至使用波长更长的波段，甚至使用波长更长的激光。激光。此外，激光此外，激光照射时间照射时间(脉宽脉宽)也是重要的参数，即使激也是重要的参数，即使激光对病变细胞是有选择性的吸收，但如果照射时间太光对病变细胞是有选择性的吸收，但如果照射时间太长，则会由于热扩散而使周围组织受到热影响。因此，长，则会由于热扩散而使周围组织受到热影响。因此，激光照射要比热扩散时间激光照射要比热扩散时间(热衰减时间热衰减时间)短。短。2022-10-10光与现光与现代科技代科技激光除痣激光除痣例如，黑素体的热衰减时间为例如，黑素体的热衰减时间为1us左右，

40、根据病变左右，根据病变部位的深度可选择脉宽为数纳秒至部位的深度可选择脉宽为数纳秒至100ns的红宝石的红宝石激光器激光器(694nm)、金绿宝石激光器、金绿宝石激光器(755nm)、Nd：YAG激光器：激光器：(1064nm)等各种等各种Q开关固体激光器开关固体激光器和脉冲染料激光器。和脉冲染料激光器。但这并不说明脉宽越窄越好，治疗血管瘤，使血但这并不说明脉宽越窄越好，治疗血管瘤，使血管壁同时受热变形效果更好，而吸收主体为红血管壁同时受热变形效果更好，而吸收主体为红血球球(血红蛋白质血红蛋白质)，因此，若脉宽太窄则只能破坏，因此，若脉宽太窄则只能破坏红血球，对血管壁的热扩张则作用不大。红血球，

41、对血管壁的热扩张则作用不大。使用窄脉冲激光减小了对正常组织的影响，能做使用窄脉冲激光减小了对正常组织的影响，能做到没有疤痕，但如果激光峰值功率过高，照射时到没有疤痕，但如果激光峰值功率过高，照射时可能会产生冲击波，因此必须对照射条件进行选可能会产生冲击波，因此必须对照射条件进行选择，防止发生皮下出血和肿胀。择，防止发生皮下出血和肿胀。2022-10-10光与现光与现代科技代科技2光子嫩肤技术光子嫩肤技术 皮肤衰老是不可抗拒的自然规律，皮肤衰老现象主要缘于皮肤衰老是不可抗拒的自然规律，皮肤衰老现象主要缘于新陈代谢衰退，以及日光中的紫外线新陈代谢衰退，以及日光中的紫外线(UV)对皮肤组织结构对皮肤

42、组织结构如胶原组织和弹力纤维的破坏。随着年龄增长，皮肤逐渐如胶原组织和弹力纤维的破坏。随着年龄增长，皮肤逐渐失去弹性。失去弹性。另外，人们的日常生活和野外工作可能在日光下曝露较多，另外，人们的日常生活和野外工作可能在日光下曝露较多，随着臭氧层的变薄和其他因素的影响，受紫外线的影响就随着臭氧层的变薄和其他因素的影响，受紫外线的影响就会越发严重，致使皮肤出现病变或产生斑点。对于老龄人会越发严重，致使皮肤出现病变或产生斑点。对于老龄人群和长期曝露在日光下的人群来说，这些病变更为严重。群和长期曝露在日光下的人群来说，这些病变更为严重。以往，人们尝试了各种方法来保持皮肤光滑，例如，机械以往，人们尝试了各

43、种方法来保持皮肤光滑，例如，机械磨削换肤法和化学脱皮换肤法。虽然这些方法都能获得较磨削换肤法和化学脱皮换肤法。虽然这些方法都能获得较好的效果，但风险较大。首先是深浅程度难以掌握；其次好的效果，但风险较大。首先是深浅程度难以掌握；其次是术中出血多，术后炎症反应及色素沉着显著；另外，某是术中出血多，术后炎症反应及色素沉着显著；另外，某些化学剥脱剂些化学剥脱剂(如石炭酸如石炭酸)对人体尚有一定的毒副作用。因对人体尚有一定的毒副作用。因而，在国外这些方法的使用已经受到限制。而，在国外这些方法的使用已经受到限制。2022-10-10光与现光与现代科技代科技3.超脉冲超脉冲CO2激光除皱激光除皱 高能量超

44、脉冲高能量超脉冲CO2激光磨皮术是美容外科领域开拓的激光磨皮术是美容外科领域开拓的一项崭新技术，它利用高能量、极短脉冲一项崭新技术，它利用高能量、极短脉冲(作用时间作用时间极短极短)的激光对组织的汽化作用，使老化、损伤的皮的激光对组织的汽化作用，使老化、损伤的皮肤组织在瞬间肤组织在瞬间(在向周围正常组织传导热能之前在向周围正常组织传导热能之前)汽化，汽化，而不伤及健康组织。而不伤及健康组织。每照射一次激光就有几十微米厚的皮肤表层蒸发掉，每照射一次激光就有几十微米厚的皮肤表层蒸发掉，每次扫描后可以像擦灰尘一样把皱纹皮肤除去。每次扫描后可以像擦灰尘一样把皱纹皮肤除去。术后能使皮肤表层下胶原蛋白大量

45、再生、聚集，从而术后能使皮肤表层下胶原蛋白大量再生、聚集，从而使皮肤变嫩，变得更加丰腴光滑。使皮肤变嫩，变得更加丰腴光滑。因此超脉冲因此超脉冲CO2激光用来去除皱纹及痤疮斑痕的效果激光用来去除皱纹及痤疮斑痕的效果较好，甚至对中度和重度皱纹也能有明显改善。较好，甚至对中度和重度皱纹也能有明显改善。2022-10-10光与现光与现代科技代科技超脉冲超脉冲CO2激光除皱激光除皱 超脉冲超脉冲CO2激光换肤术疗效显著，恢复快。激光换肤术疗效显著，恢复快。对白种人来说，除了较长时间的红斑反应对白种人来说，除了较长时间的红斑反应外，一般无其他副作用，因而近年来国外外，一般无其他副作用，因而近年来国外风行该

46、项技术。风行该项技术。然而，对于黄种人的皮肤类型，大部分患然而，对于黄种人的皮肤类型，大部分患者治疗后存在明显的色素沉着，往往持续者治疗后存在明显的色素沉着，往往持续212个月左右，通常还需要一段时间停止个月左右，通常还需要一段时间停止工作，许多人往往难以忍受上述手术带来工作，许多人往往难以忍受上述手术带来的疼痛、潜在的副作用和因停工造成的收的疼痛、潜在的副作用和因停工造成的收入损失，因而超脉冲入损失，因而超脉冲CO2激光磨皮除皱术难激光磨皮除皱术难以在我国推广。以在我国推广。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4新型光子嫩肤技术新型光子嫩肤技术 近来已经证实了一种非相干强脉冲光近来已

47、经证实了一种非相干强脉冲光(IPLTM Queen，皇后光子嫩肤仪，奇致激光技术有限公司，皇后光子嫩肤仪，奇致激光技术有限公司出品出品)对于各类型的血管性及色素性疾病有极好的对于各类型的血管性及色素性疾病有极好的疗效。研究结果表明光老化的许多表现，如细小皱疗效。研究结果表明光老化的许多表现，如细小皱纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着、粗大毛孔和毛细纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着、粗大毛孔和毛细血管扩张等，在治疗后出现明显的改善。血管扩张等，在治疗后出现明显的改善。该光子嫩肤技术是使用强脉冲光子技术该光子嫩肤技术是使用强脉冲光子技术(IPLTM)，在低能量密度下的非剥脱性、非侵入性嫩肤治疗。在低能量密度

48、下的非剥脱性、非侵入性嫩肤治疗。强脉冲光经过紫外滤波，可发射的光谱范围为强脉冲光经过紫外滤波，可发射的光谱范围为550nm1200nm，其中较短的波长用来治疗血管性，其中较短的波长用来治疗血管性病变和色素性病变病变和色素性病变(斑点斑点)，而较长的波长则可实现，而较长的波长则可实现光子嫩肤的目的。光子嫩肤的目的。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4新型光子嫩肤技术新型光子嫩肤技术 只要参数设置合理，如可调脉宽、脉冲延迟及脉冲只要参数设置合理，如可调脉宽、脉冲延迟及脉冲次数等，让表皮等非治疗组织充分散热，就可做到次数等，让表皮等非治疗组织充分散热，就可做到基本无副作用，患者甚至无需停工

49、，术后可立即恢基本无副作用，患者甚至无需停工，术后可立即恢复正常活动。复正常活动。光子嫩肤要求能量密度在光子嫩肤要求能量密度在3045Jcm2之间，能量之间，能量密度太低，虽然热刺激对皮肤可以起到一定的保养密度太低，虽然热刺激对皮肤可以起到一定的保养作用，但并不能从根本上祛除皮肤瑕疵；能量密度作用，但并不能从根本上祛除皮肤瑕疵；能量密度太高，造成皮肤损伤的可能性将会大大提高。太高，造成皮肤损伤的可能性将会大大提高。2022-10-10光与现光与现代科技代科技4.2.4 光化学治疗光化学治疗 血卟啉血卟啉(HpD)就是这样的光敏物质，它在紫外域上具有称就是这样的光敏物质，它在紫外域上具有称为为S

50、oret带的强吸收带，在可见域中具有称为带的强吸收带，在可见域中具有称为Q带的弱的吸带的弱的吸收带，如图收带，如图4.10所示。所示。I0为入射光强度；为入射光强度；I为透射光强度为透射光强度.从吸收的角度看使用紫光激光从吸收的角度看使用紫光激光(如波长为如波长为410nm的的Kr离子离子激光激光)是有利的，但这个带域与血红蛋白的吸收带重合，是有利的，但这个带域与血红蛋白的吸收带重合，因此不适于对组织深处照射，为此使用光渗透性更好，波因此不适于对组织深处照射，为此使用光渗透性更好，波长为长为630nm的染料激光器或金蒸气激光器。的染料激光器或金蒸气激光器。某些光敏感性物质具有肿瘤亲某些光敏感性