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【涨姿势】你不了解的“激光”发展历程及应用

 闲之寻味 2015-08-11



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激光发展历程


激光与半导体、原子能、计算机一样,是20世纪人类科学进步的典范,激光医学从孕育至今虽仅30多年,但已成为一门新兴的边缘学科。激光生物学作用机制的研究与激光医疗设备的开发突飞猛进,带动了激光在临床治疗中的创造性应用,并逐渐深入到医学的各领域。


激光的观念最早可诉溯及本世纪初,1905年爱因斯坦依据一般相对性理论首次提出光量子假说,开启激光的观念探讨,紧接在1917年爱因斯坦又提出受激辐射理论,加速了激光理论的成熟。1960年美国休斯公司实验室,梅曼Maiman工程师制造出全世界第一具红宝石激光,其后数十年激光的各项运用发展得极为快速,尤其是医疗用途最为成功。

激光是一种聚高能量的光束,能在短极的时间内放出能量,对组织产生热作用,造成选择性的破坏;激光并非辐射或放射线,不会有使细胞产生突变或致癌的疑虑。激光能切割、封合和蒸发皮肤组织和血管。激光能产生单一波长的强烈光束,其强度和脉冲时间可随意调整。特定激光的波长和功率输出决定了其在医学上的用途。


不同波长的激光,可以选择性地吸收皮内的黑色、蓝色、绿色、褐色、红色、棕色、黄色等等的色素。好比是晚上用电筒隔着玻璃窗照射屋内的东西,玻璃并没有任何的损伤,也就是说用激光在皮肤内部做手术。再加上激光的光斑面积小,激光束以毫秒、微秒的极短时间通过皮肤,激光对表皮的热损极小,也是表皮不留疤痕的原因。用术语来说,这叫做激光的“光爆破效应”。现在,这种激光除了用于去除先天性色素性皮肤病的斑块,也可以用于后天性人为的皮肤病,如纹眉、 纹身、外伤后的色素沉着症等。

在皮肤科的领域内,临床使用的激光种类有:红宝石激光、铒激光、二氧化碳激光、染料激光、Nd:YAG激光及紫翠玉激光。激光的名称是依其激发介质来命名,自然界中有数千种物质可用来激发激光。一般可分类固体激光、液体激光、气体激光及半导体激光。


早在1917年爱因斯坦就预言受激辐射的存在和光放大的可能,继而建立了激光的基本理论。1954年GordonJP和TownesCH根据爱因斯坦的理论制成了受激辐射光放大器,1960年梅曼(MaimanTH)制成了世界上第一台激光器——红宝石激光,从此,一种完全新颖的光源诞生了。激光第一个被应用的领域是医学,并得到了日新月异的发展,激光医学的发展大致经历了四个阶段。


(1)20世纪60年代为基础研究阶段

激光医学的基本理论研究大部分在60年代就完成了。自第一台激光器问世后,被称为“激光医学奠基人”的GoldmanL(著名皮肤病学专家)等就开始在皮肤上研究了激光与生物组织的相互作用;1961年有人将红宝石激光试用于对剥离的视网膜进行焊接;1963年,Goldman L开始将红宝石激光应用于良性皮肤损害和文身治疗并取得成功,开创了激光医学应用的先河。60年代中后期还相继研制出氩离子(Ar+)激光、低功率CO2 激光和钕玻璃激光,但临床应用不多。我国在激光器研究的初期走在了世界前列,1961年长春光机所研制了我国的首台红宝石激光器,1965年北京同仁医院开始了红宝石激光视网膜凝固的动物实验,1968年上海研制出Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光。


(2)20世纪70年代为临床试用阶段

1970年Goldman L等人首次用连续CO2激光治疗基底细胞癌和皮肤血管瘤,由于连续地提供有效的激光功率和能量密度,克服了早期脉冲激光功率低、效率低的缺点,从而掀起了国内外首次激光医疗热潮,连续CO2激光被广泛地用于外科、皮肤科、五官科、妇科、理疗料、针灸科和肿瘤科等,并取得了较满意的效果。 70年代应用于皮肤美容的连续激光还有Ar+、Cu蒸气和Nd:YAG等激光。这些连续激光对组织的热损伤属非选择性的,治疗后常伴随皮肤瘢痕色素减退等副作用,尚达不到良好的美容效果。


(3)20世纪80年代为学科形成阶段

1983年,Anderson RR和Parrish JA提出了选择性光热作用理论——即“光热分离”理论,其含意为根据不同组织的生物学特性,选择合适的波长、能量、脉冲持续时间,以保证对病变组织进行有效治疗之同时,尽量避免对周围的正常组织造成损伤。该理论实现了激光的有效性和安全性的完美统一,是激光医学特别是激光美容医学发展史上的里程碑。根据选择性光热作用设计的脉冲激光机在80年代有很大进步。相继出现了铒激光、准分子激光、以及不断完善的CO2激光和脉冲染料激光,激光新技术已经比较成熟地用于研究、诊治疾病和美容治疗,并且已经形成了一支庞大的专业化队伍,这是激光医学学科形成的重要标志之一。


(4)20世纪90年代为发展成熟阶段

90年代起,随着科学的进步和激光技术的发展,医用激光器与电子计算机、纤维内镜、图像分析、摄像录像、荧光光谱、X线和超声等新技术不断结合,使医用激光器朝着高性能、智能化、微型化及专科化方向发展。

新型美容激光机如雨后春笋般涌现,并取得了非常显著的成就:90年代初期应用Q开关激光治疗色素性疾病如太田痣、文身等已取得了近乎完美的治疗效果;90年代中、后期可变脉宽倍频激光治疗血管性疾病也取得了较好的疗效;与此同时长脉冲红宝石激光、翠绿宝石激光、Nd:YAG激光以及半导体激光的相继出现也使激光脱毛技术日益发展成熟;此外,高能超脉冲CO2激光和铒激光的问世使激光磨削除皱风靡西方世界,应用这些仪器术后反应轻微,临床上也可取得了一定的疗效。


20世纪90年代初期,激光美容术在我国一些大城市逐步开展起来,至90年代中、后期美国、以色列、英国、德国及日本等国先进成套的激光美容仪迅速涌进国内,并趋向普及,一些国产的激光美容仪在国内也得到了越来越多的应用。激光美容在整个激光治疗中独占鳌头,且其前景不断看好。现代激光美容已成为当代医学美容中最具有魅力和远大前途的部分。


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激光的特性



激光同样是一种光,也同样具有波动性和粒子性,但不象太阳光那样是天然存在,而是人工激活的特定活性物质,在特定的条件下产生的受激发光。激光器是强相干光源,它所发出的激光是一种受激辐射相干光,是在一定条件下电场和激光工作物质相互作用的结果。激光具有高度的定向性、单色性、亮度和相干性。激光的波长或频率决定了它的特性。当激光接触到作用物时,作用强度依赖于波长和作用物的组成成分。激光可以发生反射、折射和散射、或被作用物质吸收。机体的血红蛋白、黑色素以及外源性的文身色素等是机体吸收激光光能的主要物质。在临床应用中,当激光作用于组织时,激光光能只有被组织有选择的吸收,临床效果才能达到最佳。


从激光器中发出的光具有高度单色、高亮度、单向性、相干性的特征。激光独特的性质决定了它在临床中的多种应用。激光器中的介质决定了发射的激光的波长。激光的波长范围窄,决定了其在组织中精确地到达目标,而对邻近组织的影响甚小。这种容易控制的光线即使经过长距离后,还不会出现光的强度的损失。这些特性便于使高强度的激光通过光导纤维,聚焦在特定的小区域。


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激光的运用


1、激光美容

联合国在一份关于“理想的未来医学模式”的声明中强调,提高“肉体及精神”两方面的生活质量是21世纪人类努力的方向。激光自60年代起即用于皮肤病的治疗,而近年来随着不同波长激光、高能超脉冲CO2激光、可变脉冲激光和铒激光等的出现,高科技激光美容正在越来越多地走进我们的生活,激光美容——没有伤口的美容术在医学美容界掀起了一个又一个高潮。激光能产生高能量、聚焦精确的单色光,具有一定的穿透力,作用于人体组织时能在局部产生高热量。激光美容就是利用激光的这一特点,去除或破坏目标组织,达到美容治疗的目的。主要包括激光切割和激光换肤。


2、激光切割

激光切割的最大优点是切口出血少,手术视野清晰。目前使用的超脉冲激光,将激光器发出的能量聚集,并通过特殊开关使能量在瞬间释放,强大的能量将组织迅速气化,不仅切割快捷,同时也使切口周围的热传导减少到最小,对切口周围组织的损伤程度极小。用于重睑术、眼袋整形、面部除皱等方面,取得了良好的效果。


3、激光换肤

激光换肤利用了激光磨削技术,其原理是通过改变激光器的聚焦特性,使激光点变成一个光斑,再利用图形发生器,将光斑按照一定的图形进行扫描,使激光斑在瞬间产生的高热将扫描范围内的目标组织去除。每个光斑的强度、密度、扫描图的形状及大小均由计算机进行控制,从而精确地控制去除目标组织的深度,达到治疗的目的。


激光换肤不仅克服了传统方法易出血、深度不易控制等缺点,还有刺激皮肤弹力纤维,使其收缩的作用。弹力纤维的收缩可使皮肤收紧,进一步促进表浅皱纹消失,除皱效果更加明显。在进行激光换肤术前后应避光,适当服用维生素类药物,术后面部用药或换药防止感染等。换肤术偶尔会出现的皮肤色素沉着,在黄种人比较常见。术后三个月内色素沉着发生率较高,这种色素沉着多在半年内消失,不再复发。出现这种情况,不必进行特殊处理,应避光,并在医生的指导下使用一些防晒护肤品。为了避免发生永久性色素沉着,在选择手术适应症时应注意,尽量选择肤色浅或肤色深的患者,对于肤色介于两者之间者慎用换肤术。


4、激光治疗

利用激光治疗面部毛细血管瘤、色素痣等。其原理是不同颜色的组织对不同波长的激光吸收率不同,当用这些特定波长的激光对病变部位进行照射时,这些色素或血红蛋白受激光破坏最重,而周围的正常组织受损伤轻微,当遭受破坏的病变组织逐渐被身体吸收,疾病或皮肤内的色素便得到治愈。


激光在皮肤美容科的应用,尤其是近年来出现的治疗项目,多数是属于后者,比如,葡萄酒色斑、毛细血管扩张、酒糟鼻等浅表血管性疾病的治疗,太田痣、咖啡牛奶斑、雀斑、浅表的先天性色素痣等先天性色素疾病,以及老年斑、部分后天性色素沉着的治疗,以及体毛过多、人工纹身或浅表的外伤性纹身的消除,激光在上述领域都已经成为当之无愧的首选方法,这是一场造福患者与医生双方的革命,数千年来,人类从来没有这么自由、快捷、有效、安全地去除过那些梦中都想去除的有碍观瞻的疾患。此外,针对浅表皱纹、浅表瘢痕等许多新方向,人们即将开发出更合理的治疗。



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