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激光生物学效应一般是指激光作用于生物体后产生的物理、化学或生物学的反应。一般有热效应、光化学效应、压强效应、电磁场效应和生物刺激效应。
一、光致发热作用
可见光和红外光区的激光对组织以热效应为主。由于温度对活细胞的影响是一个决定性的参数。因此，当机体受热而温度上升时，在一定安全数值内可以促进血液循环，改善营养状况，达到治疗目的。如果超过一定温度，则会使组织凝固或气化，使病变组织得以破坏、清除，而达到治疗目的。因此，利用激光产生的热来治病，是激光医疗的重要手段。
激光对皮肤的热作用根据程度分述如下。
1、热致温热：皮肤由于吸收激光的能量而产生热的感觉。皮肤的表面温度达38-40摄氏度时，即可产生温热感。CO2激光照射皮肤时，光斑直径1cm，功率密度0.1W/cm2，可出现温热感觉。由于白色皮肤对He-Ne激光的反射率是CO2激光的10倍，所以He-Ne激光的功率增大10倍，才引起皮肤的温热感觉。对这种温热效应能量级的激光照多长时间也不会引起生物组织的损伤，因为其热储存可为生理热扩散抵消。
2、热致红斑：皮肤温度上升至43-44摄氏度时，几秒钟之内即可出现红斑，皮下血管扩张，血流速度加快，由于热作用，增加了血管壁和细胞膜的通透性，出现了少量的炎性渗出物，使组织出现轻度水肿。
3、热致水泡：当吸收激光能量使皮肤温度上升到47-48摄氏度时，约4-9秒内即有炎性渗出物潴留在皮下，以致表皮和真皮分离而形成水泡，受损区皮肤轻薄，水泡越大，受照射部位有明显水肿，皮肤呈苍白色，浅层血管受热凝固(白蛋白从45-60摄氏度就开始凝固)，皮肤出现痛感。皮肤温度从45摄氏度上升到52摄氏度时，痛觉上升明显。到50度时除痛觉外，尚有灼热感，超过50度时只有痛感而无灼热感。这是因为传热的神经纤维在50度时就受到破坏，当皮肤温度上升到70度以上时，则传导痛觉的神经纤维末梢受到破坏。
4、热致凝固：当激光照射皮肤温度升高到55-60摄氏度时，在10秒内受照射处很快发生凝固坏死。组织学观察可见到其下较深处发生自溶分解，再深处是炎症区，这种热凝固坏死是均匀的，凝固区的的细胞几乎无一幸免。
5、热致汽化：由于组织内含有大量的水，在100度时沸腾。当皮肤温度超过100摄氏度时，细胞内外的水溶液可急剧蒸发，产生大量的水汽，冲破细胞和组织而跑出来，并带走一些细胞碎片，肉眼可见白色烟雾。
6、热致炭化：当皮肤温度高达300-400摄氏度时，皮肤迅速炭化，即组织发生干性坏死，血液和血浆蛋白凝固，形成棕黑色碳化物，这种碳化物用盐水轻轻一擦即可除去。
7、热致燃烧：当光照使皮肤温度上升到530摄氏度以上时，皮肤内的可燃成分就会着火而燃烧。
8、热致气化：有人报告，当光照使皮肤温度瞬时上升到5730摄氏度时，皮肤组织中的所有成分都可由固体直接变成气体，以很大的速率从皮肤射出而留下一个陷坑。
 二、光致化学作用
当一个分子吸收一个光子后，即使该分子上升到电子激发态。此激发态分子返回到它起始的基态过程中，除了发生辐射和非辐射的跃迁之外，激发态分子还可以导致若干键断裂与键形成的化学反应，即旧键被完全破坏或新键形成的过程，即光化学反应。
对生物组织来说，一般的光化学反应是生存所必需的一种储能方式，在正常生物体内不断进行。以热效应为主的激光如红外激光，当其能量没有达到破坏生物组织，热效应和压强效应不占主导作用时，在生物组织中主要作用是光化学效应。以光化学效应为主的激光如紫外激光辐射生物体时，则以光化学效应为主。
三、光致压强作用
用普通光照射生物体时，光子在受照物表面碰撞可形成辐射压力，这种光压很小，可以忽略不计。而激光则不同，其瞬间功率密度很大，激光器能将不大的能量(几J到几十J)，在很短的时间内(10－9-10－12秒)，很小的空间(毫弧度)高度集中起来，使功率密度达到1015W/cm2(太阳亮数亿倍)，此时会产生高温、高压(10６atm)和高电场(10V/cm)。
激光照射产生的压强作用有两种：一种是激光本身的辐射压力所形成的压强，称为一次压强。激光本身的辐射压力虽然很微弱，但能量相当集中，其压强是相当可观的。另一种激光作用生物组织以后，可继发产生二次压强，这是由于强激光作用于生物组织上，除光压以外，还有汽流反冲击，内部汽化压，热膨胀，超声压和电致伸缩压等诸多因素造成的。
在临床应用上，利用激光的压强效应来治疗很多疾病，如青光眼的前房角打孔，白内障的激光切开，玻璃体机化索条切除等。
治疗肿瘤时要特别注意，因为压强可以使肿瘤碎屑发生飞溅，有些碎片溅落在8英尺(约2.4m)以外还存活着，当肿瘤大于1.2cm时，飞溅碎屑接种后100%成活。
四、光致强电场作用
由于激光是电磁波，所以激光与生物组织的作用也是电磁场与生物组织的作用，高功率密度的调Q激光或锁模激光，其高电场强度足以导致生物组织的电场发生急剧的变化。一束功率密度为1015W/cm2的调Q的红宝石激光照射生物组织将引起生物组织发生一系列的改变。如谐波的产生，自由基的形成，布里渊散射，喇曼散射，多光子吸收等。强电场激光作用生物组织可以产生一个与激光频率一样的基波，另一个频率加倍或波长减半的二次谐波。
五、光致生物刺激作用
在弱激光的辐射下，生物组织既不会受到损伤，又能促进病灶组织恢复到正常状态，这在动物实验和临床上已有大量资料报道，主要是He-Ne激光，而其它波长的弱激光对生物组织的作用报道不太多。
1、对神经的刺激作用：弱激光对中枢神经系统、神经节和末梢神经系统均有刺激作用而引起功能性改变。
对大脑的影响：He-Ne激光照射动物眼睛，可引起脑电图的改变，还可以引起脑中血循环的改变。对植物神经系统的影响：能使髓膜分解，刺激新生轴突生长，使神经髓鞘形成加快，加速骨骼肌肉神经再分配。
2、对心血管作用：He-Ne激光局部照射可以刺激血管扩张，降低胆固醇，明显改善心肌缺血，减少心室纤颤发生。可以降低血脂。
3、对血液系统的作用：He-Ne激光照射皮肤时，血红蛋白、红细胞、白细胞、血小板均有明显下降。
4、对骨骼的作用：弱激光照射骨组织，有明显的刺激作用，促进骨痂生长。
5、对皮肤和肌肉作用：激光照射皮肤组织，可使成纤维细胞数目增加，加速胶元的形成，故可以加强细胞的新生，促进肉芽组织和毛发的生长。临床上用He-Ne激光治疗顽固性溃疡取得较好效果。
6、对免疫功能的影响：He-Ne激光照射对胸腺细胞的免疫有抑制作用。可促进细胞免疫功能，但对体液免疫功能作用不大。
7、对内分泌腺的影响：弱激光照射可以提高肾上腺功能、甲状腺功能和前列腺功能。
8、对细菌作用：激光能量小，促进细菌生长，能量大到一定值时，则起抑制作用。
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