Xiamen KingNoahva Scientific Instrument Co., Ltd
初探激光系列前篇介紹了激光形成的原理，那激光在生活生產(chǎn)以及科技方面都有哪些應(yīng)用呢？接下來(lái)小編會(huì)利用幾篇小推文的篇幅給大家介紹一些有關(guān)激光應(yīng)用方面的小知識(shí)，希望讓大家更加全面地了解激光。
首先激光的三個(gè)主要特點(diǎn)（第一篇有介紹哦！想必大家都已了解）：
（1） 方向性好
（2） 相干性好
（3） 亮度高（即能量集中）
在生活生產(chǎn)科技方面，對(duì)激光的應(yīng)用基本就圍繞這三點(diǎn)，所不同的就是針對(duì)不同的場(chǎng)景對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。比如：激光測(cè)距儀，激光雷達(dá)等都是利用激光的方向性好的特點(diǎn)；全息照片，光纖通信等利用了激光的相干性好的特點(diǎn)；工業(yè)切割，“光手術(shù)刀”等利用光的亮度高的特點(diǎn)。
激光的應(yīng)用技術(shù)也是涉及各個(gè)領(lǐng)域：
A.信息技術(shù)方面的應(yīng)用：光通訊，光存儲(chǔ)，光放大，光計(jì)算，光隔離器等；
B.檢測(cè)技術(shù)方面的應(yīng)用：測(cè)長(zhǎng)，測(cè)距，測(cè)速，測(cè)三維形狀等；
C.激光加工：焊接，打孔，切割，熱處理，快速成型等；
D.醫(yī)學(xué)應(yīng)用：外科手術(shù)，激光輻照（皮膚科，婦產(chǎn)科），眼外科手術(shù)，激光血照儀，視光學(xué)測(cè)量等；
F.科學(xué)研究方面的應(yīng)用：激光核聚變，重力場(chǎng)測(cè)量，激光光譜，激光對(duì)生物組織的作用，激光制冷，激光誘導(dǎo)化學(xué)過(guò)程等等。
1. 生物體的光學(xué)特性：
那么本片著重講一些激光有關(guān)醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用（醫(yī)學(xué)治療方面），首先大家須了解在生物體內(nèi)，光的性質(zhì)是怎樣的呢？
如圖1.1(a)所示，單一微粒所引起的光散射在所有方向上都存在，但如圖1.1(b)所示為生物體與光的各種相互作用示意圖，多重散射（反復(fù)多次散射），光在生物體內(nèi)擴(kuò)散，變得近似于各向同性散射：
圖1.1(a) 單一粒子所產(chǎn)生的散射光方向
圖1.1(b) 生物體與光的各種相互作用示意圖
生物體的主成分是水，此外還有蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)質(zhì)等。皮膚、肌肉、內(nèi)臟的軟組織（soft?tissue）中的水分，水總共占生物體重量的大約70％。水對(duì)紅外光有著很強(qiáng)的吸收帶，因此，若在這些軟組織上照射紅外光，可以高效地把光能轉(zhuǎn)換成熱量。在生物體中除了水以外的典型的光吸收體，有血液內(nèi)紅血球中的血紅蛋白。血紅蛋白有被氧化的狀態(tài)與未氧化的狀態(tài)，這兩種狀態(tài)的吸收光譜是相同的。無(wú)論哪種場(chǎng)合，在600nm以下的波長(zhǎng)下的波長(zhǎng)帶中吸收都增大。蛋白質(zhì)在紫外域上表現(xiàn)很強(qiáng)的吸收，匯總這些特性，如圖1.2，在紅外光譜帶上，700-1500nm范圍吸收較少，因此該光譜帶稱(chēng)為生物體光譜學(xué)之窗。
圖1.2 軟組織上各種物質(zhì)的吸收系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系
2. 生物體應(yīng)用激光的優(yōu)點(diǎn)：
（1）人們?nèi)粘Ｉ钤诒憩F(xiàn)為光的電磁場(chǎng)中，除特殊情況外光對(duì)生物體的害處是較少的；
（2）在醫(yī)學(xué)上，利用激光在大氣中直線傳播的特性，可以非接觸地對(duì)生物體應(yīng)用，又可以利用光導(dǎo)纖維將激光導(dǎo)入到生物體的深部；
（3）利用光的高度方向性，將其會(huì)聚成極小的點(diǎn)，將微觀的，精細(xì)的治療和高空間分辨率的測(cè)定成為可能；
（4）光與生物體進(jìn)行著極其多種多樣的相互作用，至今被利用的還只是很少的一部分，還需要今后開(kāi)發(fā)更加各種各樣的新的應(yīng)用。
3. 激光臨床治療（激光治療方面）
臨床上激光的用途不外乎切割、分離；汽化、融解；燒灼、止血；凝固、封閉；壓電碎石；局部照射等，這些治療種類(lèi)就是利用激光對(duì)生物體的光熱作用、壓電作用和光化學(xué)作用。但是，在實(shí)際上，無(wú)論哪種治療，不一定只利用單一作用。
激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用分為兩大類(lèi)：激光診斷與激光治療，前者以激光為信息載體，后者以激光作為能量載體。多年來(lái)，激光技術(shù)已經(jīng)作為臨床治療的有效手段，也成為發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷的關(guān)鍵技術(shù)。激光的發(fā)展解決了醫(yī)學(xué)中許多難題，為其發(fā)展做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。
由于篇幅原因，本篇小編先就激光治療方面舉幾個(gè)應(yīng)用方面的例子（激光診斷方面應(yīng)用下篇推文會(huì)著重介紹），讓大家通過(guò)醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用從而更加感受激光的魅力。
3.1 激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用：
激光治療是適當(dāng)?shù)卣{(diào)整照射條件，在不損壞正常組織的情況下，有選擇地破壞病變組織的治療方法。痔的種類(lèi)和部位（深度）不同時(shí)，激光照射條件也大不一樣。因此治療前準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷是很重要的問(wèn)題。
圖3.1 .1 皮膚的斷面構(gòu)造示意圖
如圖3.1.1所示為皮膚組織，決定皮膚顏色的典型色素有黑色的黑色素與紅色的血紅蛋白。黑色素是由稱(chēng)為黑素細(xì)胞的黑色素生成細(xì)胞內(nèi)的小器官（黑素體）產(chǎn)生的。所謂黑痣，藍(lán)痣，是該黑色素在局部區(qū)域增加的皮膚病變。紅痣是一般用肉眼能看到的在真皮或者皮下組織內(nèi)血管的擴(kuò)張和增生（血管瘤），并且因?yàn)榇嬖谳^多的紅血球，看似紅色的皮膚病變?？梢岳眉す馐惯@些色素和病變細(xì)胞有選擇地吸收熱量，而使得病變組織產(chǎn)生變形以致破壞。但是激光照射后，皮膚的色調(diào)變化（褪色）需要很長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)。
3.2 激光在眼科的應(yīng)用
眼睛是接收光信號(hào)產(chǎn)生圖像的器官，因此無(wú)論測(cè)定，診斷或者治療哪種情況下，光（激光）所起的作用都是非常重要的。治療眼底疾病的激光治療儀很早已經(jīng)用于臨床。在網(wǎng)膜炎和眼底出血等有失明危險(xiǎn)的疾病治療中，激光治療顯示了很大的優(yōu)勢(shì)。近來(lái)用激光進(jìn)行近視眼矯正治療也非常受重視。
3.2.1 眼底治療:
圖3.2.1(a) 眼的構(gòu)造
圖3.2.1(b) 眼睛中光的聚光特性示意圖
通常我們看到的物體是實(shí)體通過(guò)角膜和晶狀體的透鏡作用在網(wǎng)膜上成的物體的實(shí)像，再由視神經(jīng)讀出的非相干光成像。激光（相干光）入射到眼中，在網(wǎng)膜上會(huì)聚成光點(diǎn)。利用這種原理可在眼底的疾病部位上照射激光并加熱被剝離的網(wǎng)膜組織，使其黏合（凝固）或進(jìn)行出血部位的止血。
圖3.2.1(c) 激光眼科手術(shù)
3.2.2 近視治療中的應(yīng)用:
治療近視是利用燒蝕對(duì)角膜表面進(jìn)行精密加工，控制折光率（矯正）的過(guò)程。下圖為采用激光角膜手術(shù)的示意圖。
圖3.2.2(a) 激光角膜手術(shù)示意圖
圖3.2.2(b) 用于角膜手術(shù)的準(zhǔn)分子激光裝置
目前近視矯正對(duì)角膜表面進(jìn)行二維切削手術(shù)使其曲率半徑增大（做成平坦的）的PRK（photorefractive keratectomy）方法和將角膜表面放射狀切開(kāi)的RK（radial keratotomy）方法兩種。但目前以副作用較小的PRK方法為主流。光源一般采用能得到高質(zhì)量燒蝕表面的193nmArF準(zhǔn)分子激光器。
3.3 激光在耳鼻喉科的應(yīng)用：
目前，激光在耳鼻喉科領(lǐng)域的研究，主要包括兩個(gè)方面：內(nèi)耳耳蝸方面的顯微外科和氣管激光手術(shù)。
圖3.1.3 “雙子星”激光系統(tǒng)
3.4 最新的技術(shù)－間質(zhì)激光光凝術(shù)（Interstitial?laser?photocoagulation）
（1）這項(xiàng)技術(shù)是在影像學(xué)設(shè)施的導(dǎo)引下，通過(guò)經(jīng)皮穿刺針將置于其內(nèi)的光導(dǎo)纖維送到實(shí)質(zhì)性器官的病損中心，并通過(guò)此設(shè)備傳導(dǎo)激光。這種治療方法成功的關(guān)鍵在于將光導(dǎo)纖維放置到正確的部位，恰到好處地將治療的部位和所使用激光造成壞死的程度進(jìn)行嚴(yán)格匹配，并確認(rèn)正常和不正常的區(qū)域都能夠安全地愈合。所以整個(gè)過(guò)程取決于顯像。
（2）對(duì)于小的乳房癌使用間質(zhì)激光光凝技術(shù)可以取代腫塊切除術(shù)，這樣不會(huì)留下疤痕或者外觀畸形，同時(shí)因?yàn)榉椒ê?jiǎn)單，可以作為門(mén)診手術(shù)在局麻下進(jìn)行。
（3）間質(zhì)激光光凝術(shù)主要應(yīng)用于任何實(shí)質(zhì)性器官的明確定性的病損，而且該技術(shù)可以被良好地定位，對(duì)于周?chē)＝M織也沒(méi)有任何不良損害。
3.5 光動(dòng)力學(xué)治療
某些光敏感性物質(zhì)具有腫瘤親和性，因此給癌癥患者靜脈注射這種光敏感性物質(zhì)，那么經(jīng)一定時(shí)間后，在病變部位照射激光，可以有選擇地破壞癌癥細(xì)胞，這種方法叫光動(dòng)力學(xué)治療（PDT:photodynamic therapy）或光化學(xué)治療。
使用的光敏感性物質(zhì)有血卟啉衍生物（HpD）,如圖所示，它在紫外域上具有稱(chēng)為Soret帶的強(qiáng)吸收帶，又在可見(jiàn)域中稱(chēng)為Q帶的弱吸收帶。
圖3.5(a) 光敏感性物質(zhì)（血卟啉衍生物（HpD））吸收光譜
圖3.5(b) 光動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制示意圖
以上說(shuō)了這么多激光在治療方面的應(yīng)用，如果大家還是陌生，那么當(dāng)提到“激光手術(shù)刀”，“激光針灸”（如下圖），我們也許有所聽(tīng)聞；或者愛(ài)美的精致人士對(duì)于“激光美容”（如下圖）也一定有所了解。這些都是在我們周?chē)容^常見(jiàn)的激光治療方法。
所以，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，激光的應(yīng)用范圍非常廣泛，在臨床上激光作為一種技術(shù)手段，被各臨床學(xué)科用于疾病的診斷和治療。本篇給大家簡(jiǎn)單介紹了在醫(yī)學(xué)治療方面的一些應(yīng)用，那么下期繼續(xù)給大家介紹激光在醫(yī)療診斷方面的應(yīng)用哦！
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