論文導(dǎo)讀：激光-組織相互作用激光照射皮膚后,首先是激光束對(duì)組織的作用和組織光束的反作用。這種作用與反作用的結(jié)果表現(xiàn)為光的反射、吸收、散射和透射。本文選自《中國醫(yī)藥科學(xué)》。《中國醫(yī)藥科學(xué)》是中華人民共和國衛(wèi)生部主管，海峽兩岸醫(yī)藥衛(wèi)生交流協(xié)會(huì)與二十一世紀(jì)聯(lián)合創(chuàng)新(北京)醫(yī)藥科學(xué)研究院主辦的國家級(jí)綜合性醫(yī)藥專業(yè)學(xué)術(shù)期刊，全國人大副委員長桑國衛(wèi)為本刊親筆題寫了刊名并擔(dān)任名譽(yù)總編�！吨袊�醫(yī)學(xué)科學(xué)》立足醫(yī)藥科研、教育和臨床研究前沿，面向海內(nèi)外醫(yī)藥衛(wèi)生界及相關(guān)行業(yè)，及時(shí)、準(zhǔn)確地宣傳我國發(fā)展醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的政策與法規(guī)，客觀、全面地報(bào)道醫(yī)藥衛(wèi)生科研進(jìn)展和行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極、快速地發(fā)布國內(nèi)廣大醫(yī)藥衛(wèi)生工作者的新思路、新理論、新觀點(diǎn)、新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)、新成果、新方法、新措施、新經(jīng)驗(yàn)等原創(chuàng)論文，全方位、高密度、大容量地傳遞醫(yī)藥科研資訊，廣泛而深入地促進(jìn)中外醫(yī)藥學(xué)術(shù)交流。

　　關(guān)鍵詞：激光燈生物效應(yīng),激光技術(shù),中國醫(yī)藥科學(xué)

　　1、反射激光束照射后,部分光以皮膚表面為鏡面發(fā)生反射,皮膚對(duì)不同波長的激光其反射率也不同,這是因?yàn)轶w表部位不同,皮膚顏色深淺不同,表面粗糙程度不同,反射與激光治療無關(guān),但在激光防護(hù)中具有意義。

　　2、透射激光束照射皮膚后,不被皮膚組織吸收部分光接光路源方向射入組織內(nèi)部;由于沒有被組織吸收,故對(duì)組織不起任何作用。

　　3、散射部分射入組織的光,受組織特性(如組織中脂肪多少、含水量、血流狀況、血紅蛋白含量等生物學(xué)方面的差異)皮膚中主要色基有黑素、氧合血紅蛋白和水等,這使激光選擇性治療色素性、血管性疾病成為可能,如水能良好地吸收CO2激光和Er:YAG激光,成為激光手術(shù)的治療基礎(chǔ)。

　　激光的生物效應(yīng)激光對(duì)組織的生物學(xué)效應(yīng),構(gòu)成了激光在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的基礎(chǔ)。

　　1、熱效應(yīng)是指組織吸收激光的光能后,轉(zhuǎn)化為熱能,導(dǎo)致組織溫度的上升,存在溫度-時(shí)間關(guān)系。激光誘發(fā)的光熱效應(yīng)包括溫?zé)?相當(dāng)于熱敷,38℃～40℃),紅斑(43℃～44℃),水皰(47℃～48℃),凝固(55℃～60℃),氣化(溫度>100℃),炭化(300℃～400℃),燃燒(530℃)以上及熱致二次壓(反沖壓、氣化壓、超聲壓等)效應(yīng)等,具有理療、止血、氣化、融合、切割等作用。光線在皮膚中的穿透深度遵循一定的規(guī)律,在一定的波長范圍內(nèi),波長與其穿透深度成正比。激光透入皮膚后可被一定的色基結(jié)構(gòu)優(yōu)先吸收,從而產(chǎn)生熱效應(yīng)。一旦熱產(chǎn)生后,會(huì)向周圍鄰近組織彌散傳遞,這一過程稱為熱弛豫,熱弛豫時(shí)間(thermalrelaocationtime)是指色基溫度降低一半所需要的時(shí)間。激光照射后,組織的熱效應(yīng)和不斷冷卻之間的競爭,決定了靶目標(biāo)的熱效應(yīng)是怎樣進(jìn)行的。要取得選擇性光熱作用效應(yīng),必須具備3個(gè)基本條件:①激光的波長要適合,能勢(shì)透入到皮膚的激光被理想的靶目標(biāo)優(yōu)先吸收,并能達(dá)到靶病變所在位置。②激光的照射時(shí)間必須短于或等于靶目標(biāo)的熱弛豫時(shí)間。③引起靶目標(biāo)達(dá)到損傷溫度足夠的能量密度。當(dāng)滿足了3個(gè)基本條件后,便可獲得對(duì)數(shù)以萬計(jì)的顯微靶目標(biāo)達(dá)到損傷,而無須對(duì)每一個(gè)細(xì)小目標(biāo)進(jìn)性逐一的激光照射�，F(xiàn)代激光機(jī)的開發(fā)、應(yīng)用與發(fā)展,即是得益于1983年Anderson和Parrish提出的選擇性光熱能作用(SelectirePhotothermolysis)原理。只要選擇了合適的激光波長,能量密度和脈寬,光照就能精確地破壞靶組織而不引起鄰近組織的損傷。

　　2、壓強(qiáng)效應(yīng)包括光致壓強(qiáng)(可忽略)、熱致壓強(qiáng)(氣化壓、超聲壓)、電磁場所致仲縮壓等。主要由脈沖激光產(chǎn)生,激光能量轉(zhuǎn)換成聲能,屬機(jī)械能,產(chǎn)生高沖擊力的沖擊波。這種沖擊力量可用來爆裂和粉碎組織,該效應(yīng)通過調(diào)節(jié)峰值功率、脈寬、脈沖強(qiáng)度及激光聚焦程度來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果,即通過對(duì)機(jī)械聲波擴(kuò)散的限制,使機(jī)械性損傷局限在靶目標(biāo)內(nèi),從而達(dá)到選擇性破壞作用。

　　3、光化學(xué)效應(yīng)當(dāng)激光的能量被組織吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能時(shí),組織間的化學(xué)聯(lián)結(jié)直接被激光光能破壞或激光激發(fā)這些分子進(jìn)入生物化學(xué)活躍狀態(tài),產(chǎn)生受激的原子、分子和自由基,引起相應(yīng)的化學(xué)變化,包括光分解、光氧化、光聚合、光敏異構(gòu)和光敏化間接作用(光動(dòng)力學(xué)療法)等。這就是激光的光化學(xué)效應(yīng)。激光波長是此效應(yīng)的決定性因素。通常激光波長>400nm時(shí)才可能直接破壞這種分子間的化學(xué)鍵,如準(zhǔn)分子激光。光化學(xué)作用遠(yuǎn)可以產(chǎn)生殺菌作用、紅斑效應(yīng)、色素沉著、維生素D合成等。

　　4、電磁場效應(yīng)激光的本質(zhì)是電磁波,有導(dǎo)致強(qiáng)磁場的作用,在細(xì)胞水平引起的激勵(lì)、振動(dòng)、熱和自由基效應(yīng),從而破壞組織。

　　5、生物刺激效應(yīng)。

　　6、熒光效應(yīng)。

　　影響激光生物效應(yīng)因素激光的生物學(xué)效應(yīng)大小取決于被組織吸收的激光能量和速度。因此影響激光生物效應(yīng)的因素主要是激光參數(shù)和受照射組織的生物學(xué)性質(zhì)。

　　1、影響激光生物效應(yīng)的激光參數(shù)主要包括激光波長、功率和能量等。(1)波長是指光在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)所傳播的距離,常以納米(nm)為單位。波長與組織的特性決定著可治療的靶組織,同時(shí)也決定了光在組織中的穿透深度。如血管中的血紅蛋白對(duì)波長585nm的光吸收最強(qiáng),對(duì)532nm的光吸收次之,而對(duì)600nm以上的光波幾乎沒有吸收。根據(jù)靶組織對(duì)特定波長激光的吸收特性,臨床上用532nm的綠光對(duì)紅的染料顆粒而引起文身、文唇線的治療效果最好。而650nm的紅光去除綠色文身效果好,可見光和紅外波長的激光可以引起熱效應(yīng),而紫外激光作用于人體主要引起的是光化學(xué)效應(yīng)。(2)功率與功率密度功率(P)是指單位時(shí)間內(nèi)激光器輸出的能量(E),單位是瓦特(W),即P=E/t。式中能量E的單位是焦耳(J),時(shí)間t的單位是秒(S),所以1W=1J/S。J是電磁能量的最基本單位,它由產(chǎn)生激光的激光系統(tǒng)的特點(diǎn)所決定。功率反映了一定時(shí)間內(nèi)所作的功的大小,或能量傳遞的速率。額定輸出功率是指所能達(dá)到的最大輸出功率。激光功率密度(PS),即輻照度,PS=P/S=4P/(3.14d2),式中S為單位面積,d為直徑,輻照度是決定激光生物效應(yīng)強(qiáng)弱的一個(gè)重要參量,它是指垂直照射到受照單位面積上極光的功率,一般連續(xù)激光常用功率密度來表示。(3)能量與能量密度激光功率和輻照時(shí)間的乘積就是激光輸出的能量(E),單位是焦耳(J)。即E=P?t。能量密度(D)是指在單位時(shí)間(通常為Is的持續(xù)時(shí)間)內(nèi),于單位面積內(nèi)傳遞的能量的大小,即垂直照射到受照部位單位面積(S)上的功率和照射的乘積。與激光產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的強(qiáng)弱有關(guān)。D=E/S=PS?t。能量密度單位為J/cm2。一般脈沖激光用能量密度來表示。(4)激光束的光斑大小有原光束光斑,聚焦光斑和擴(kuò)散光斑之分,光斑大小對(duì)光線是否會(huì)發(fā)生匯聚、發(fā)散和彌散以及在光斑范圍內(nèi)激光的輻射度的均勻性有一定影響。(5)激光工作方式可分為連續(xù)激光和脈沖激光。連續(xù)激光是指由激光器的泵浦源連續(xù)激勵(lì)激光工作物質(zhì),使其不斷地輸出激光。脈沖激光又可分為單脈沖和重復(fù)脈沖。(6)激光的模式指諧振腔內(nèi)出現(xiàn)震蕩的光波波型稱為震蕩模式,一般分為縱模和橫模。

　　2、生物組織性質(zhì)主要包括機(jī)械性質(zhì)(密度、彈性等),熱性質(zhì)(比熱、熱容量、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率等),電學(xué)性質(zhì)(阻抗、介電常數(shù)、極化率等),光學(xué)性質(zhì)(反射率、透射率、吸收系數(shù)、散射系數(shù)等),聲學(xué)性質(zhì)(聲阻、聲吸收等),以及諸色素、含水量、血流量、不均勻性、層次結(jié)構(gòu)等生物組織的性質(zhì)。

　　一、強(qiáng)光技術(shù)

　　強(qiáng)光也稱強(qiáng)脈沖光(intensePulsedLightIpt)或脈沖強(qiáng)光,它屬于非相干光,本質(zhì)上仍屬于普通光,而不是激光。強(qiáng)光的產(chǎn)生原理非常簡單,是以一種強(qiáng)度很高的光源(如氙燈等),經(jīng)過聚焦和初步濾光后形成一束波長為400～1200nm的強(qiáng)光,再在其前方放置一種特制的濾光片,將低于或高于某種波長的光濾去,最后輸出的光是一種特殊波段的強(qiáng)脈沖光,具有高能量,波長相對(duì)集中,脈寬可調(diào)的特點(diǎn),強(qiáng)光與激光的比較如表（表略）。與激光類似,同樣可以達(dá)到選擇性光熱作用原理進(jìn)行治療,可概括為以下6個(gè)方面(色素性皮膚病、血管性皮膚病、光子嫩膚、脫毛、痤瘡治療、妊娠紋、瘢痕色素增多等)。目前在臨床上,強(qiáng)脈沖光源被認(rèn)同為與激光相似的治療技術(shù)得以大量應(yīng)用和研究。

　　二、二氧化碳激光在皮膚科的應(yīng)用

　　1、技術(shù)參數(shù)波長10600nm是不可見中紅外激光,輸出功率10～40W。

　　2、作用原理CO2激光波長為中紅外光譜,能被水分子吸收,皮膚組織含水量達(dá)75%左右,因而該光譜能為皮膚組織吸收,且作用較為表淺。CO2激光隨著功率密度的提高,作用在組織上的溫度也相應(yīng)提高,以輸出功率為30W的CO2激光為例,其到達(dá)皮膚組織的溫度達(dá)1000℃,焦點(diǎn)處的溫度高達(dá)1510℃。因此隨著溫度的升高其作用在皮膚組織上可有熱刺激、紅斑、變性、凝固、炭化、氣化等生物學(xué)作用。

　　3、適應(yīng)證淺表性腫瘤,如蕁常疣、扁平疣、尖銳濕疣、脂溢性角化、色素痣、皮膚纖維瘤、皮贅、皮角、角棘皮瘤、老年角化病、Paget病、Bowen等,基底細(xì)胞癌、磷狀細(xì)胞癌等。

　　4、治療方法治療區(qū)常規(guī)消毒,剃除周邊毛發(fā)。皮損處用0.5%～1%的利多卡因局部麻醉。調(diào)試所需要的激光功率:5～20W的功率,焦點(diǎn)內(nèi)或焦點(diǎn)外可將損害炭化或氣化。有蒂的損害可用焦點(diǎn)處光源切除治療;如若將光斑擴(kuò)束功率密度限定在0.3W/cm2,可作為擴(kuò)束照射治療(皮膚組織的溫度一般為40℃左右)。用以治療皮膚潰瘍、皮膚瘙癢癥、冷性多型紅斑、多形紅斑、凍瘡等。面積較小的皮損(1cm2以下的)可一次性燒灼治療,面積較大的皮損可分區(qū)分次治療。治療后創(chuàng)面涂抗生素軟膏,或燙傷膏,每天1～2次,直到創(chuàng)面愈合。痂皮脫落創(chuàng)面愈合,而皮損未獲痊愈的可重復(fù)治療。

　　5、治療后反應(yīng)燒灼治療后即刻出現(xiàn)黑色焦痂,1～3天創(chuàng)面有輕微的紅腫滲出(尤以顏面部或治療面積較大的創(chuàng)面為明顯),而后干燥結(jié)痂,10～14天后痂皮脫落愈合。愈合后少數(shù)病人會(huì)出現(xiàn)萎縮和肥胖性瘢痕,對(duì)高出皮面的有紅腫癢痛性瘢痕應(yīng)及時(shí)治療,以防止瘢痕疙瘩的發(fā)生。

　　6、治療評(píng)價(jià)及不良反應(yīng)連續(xù)式二氧化碳激光主要用于治療皮膚淺表性良惡性腫瘤,以燒灼、切割病變組織達(dá)到治療目的。固療效好、治療方便、出血少在皮膚科激光治療中對(duì)靶的選擇性較差,因熱傳導(dǎo)造成鄰近組織的損傷導(dǎo)致不良反應(yīng)的發(fā)生,其中瘢痕是最為常見的,同時(shí)也是最主要的不良反應(yīng),發(fā)生率與治療面積成正比,與治療部位也有一定關(guān)系,如前胸、肩周關(guān)節(jié)區(qū)域、下頜區(qū)域、頸部都是好發(fā)部位,術(shù)后的護(hù)理(主要是防止繼續(xù)感染)和手術(shù)操作者技術(shù)熟練程度相關(guān),這些對(duì)防止不良反應(yīng)的發(fā)生有著重要意義。其次,色素的異常也是常見的不良反應(yīng)之一,部分的色素變化是暫時(shí)的,可逐漸趨于正常。