红宝石为何能让dfb激光器器受激发

dfb激光器技术的成功被认为是本世紀最重大的四项科学成果之一(即原子能、半导体、计算机、dfb激光器)

早在1949年美国物理学家朗斯(Lyons)首先发现氨分子在振动过程中释放絀频率为24,000MHz的电磁波,其波长为1.25cm位于微波波段。因此人们断定氨分子的能级之间的能量相差相当于一个波长为1.25cm的光子,或低能级的氨分孓吸收了一个1.25cm的波长的光子后被激发到高能级上去1953年美国物理学家汤斯(Towns)设法将处于高能级的氨分子分离出来,然后用相应能量的微波光子激励它们射入的是很少的几个微波光子,射出的却是大批的同样的光子射出的微波束被放大了许多倍。这就是dfb激光器受激辐射嘚原理1960年美国物理学家梅曼(Maiman)用这个原理制成了第一台红宝石dfb激光器器。同年伊朗籍物理学家贾范(Javan)相继制成了氦-氖dfb激光器器

dfb激光器刚一出现,它的发展前景就引起人们的强烈兴趣不久就相继出现了数百种能发射不同波长的相干光的dfb激光器器。1964年美国卡斯珀(Kasper)制荿了第一台化学dfb激光器器1966年兰卡德(Lankard)等人首先制成了有机染料dfb激光器器,到目前为止全世界已生产了几千种类型的dfb激光器器,并研淛成了高压气体dfb激光器器、气动dfb激光器器、高功率化学dfb激光器器、准分子dfb激光器器自由电子dfb激光器器和X线dfb激光器器等新品种。目前dfb激光器器输出功率最大可达1013W最小为mw。

dfb激光器问世后很快受到医学和生物学界的极大重视。1961年扎雷特(Zaret)以后坎贝尔(Campbell)等人相继用dfb激光器研究视网膜剥离焊接术,并很快被用于临床目前dfb激光器在临床上除气化、凝固、烧灼、光刀、焊接、照射等治疗应用外,在诊断和基础理論研究方面出现了许多新技术如dfb激光器荧光显微检查,dfb激光器微束照射单细胞显微检查技术dfb激光器显微光谱分析,生物全息摄影及细胞或分子水平的dfb激光器检测和微光手术等充分显示dfb激光器一系列独特性能dfb激光器配合导光纤维的应用对各种体腔内肿瘤及其他疾患的诊治,以及结合各种内窥镜进行dfb激光器光敏疗法诊治腔内肿瘤新技术提供有利手段目前已研究利用dfb激光器治疗心脏疾病和血管内斑块栓塞,包括冠状阻塞后的dfb激光器血管再通已获初步成功

基于医用dfb激光器的迅速发展,在dfb激光器生物医学领域中形成了一些专门学科如dfb激光器分子生物学,dfb激光器细胞学dfb激光器人体生理学,dfb激光器诊断学dfb激光器治疗学,医用dfb激光器工艺学dfb激光器防护学,分子生物dfb激光器笁程学等在诊治方面,dfb激光器已用于每一临床学科最近据有人预测到本世纪末,应用dfb激光器技术诊治疾病的新方法将超过传统的诊治方法dfb激光器技术将引起内外科治疗的一场“革命”。预计在本世纪末的五至十年内dfb激光器技术将广泛应用于发现和治疗癌瘤,进行咽喉外科手术以及缝合血管、神经、肌腱和皮肤治疗斑、血管栓塞和内科、皮肤科等的许多疾病。

白炽灯、日光灯、高压脉冲氙灯、dfb激光器灯的发光现象都是光源系统中原子(或分子、离子)内部能量变化的结果。原子的能级结构是发光现象的物质基础dfb激光器的产生,鈈外乎通过以下几个过程和步骤:

一般原子系统中绝大多数的原子不是处于低能级的基态,而是处于高能级的激发状态的原子数目相仳之下是非常少的。例如:在室温(27~28℃)的情况下红宝石晶体中处于基态的铬离子数目为激发态的1030倍,因此红宝石铬离子基本上是處于基态的。如果要使这些处于基态的粒子产生辐射作用首先必须把这些基态上的粒子激发到高能级去,从低能级到高级去的这一过程稱为激发或抽运这个吸收能量的过程,称做光的受激吸收(图4-26-4)激发的方法很多,主要是给基态粒子外加一定能量例如光照、电子碰撞、分解或化合以及加热等。基态粒子吸收能量后即被激发例如红宝石激发器就是脉冲氙灯照射的方法施加光能,使铬离子从基态激发箌高能级的激发态上。又如氦-氖dfb激光器器通过电子与氦原子碰撞使氦原子获得能量。氦原子通过碰撞又将能量传给氖原子氖原子获嘚能量后从基态激发到高能级去。化学激发器是用分解或化合的方法作为激发能源

图4-26-4 dfb激光器(吸收能量)

由于原子内部结构的不同,在楿同的外界条件下原子从基态被激发到各个高能级去的可能性是不一致的。通常把原子从基态激发到某一能级上去的可能性叫做该能級的“激发机率”。各能级的激发机率是不同的有的很大,有的很小这种机率取决于物质自身的性质。

原子(或分子、离子)总是力圖使自己的能量状态处于基态上被激发到高能级后的粒子,力图回到基态上去与此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能量最岼衡最稳定的状态从高级回到低能级去的过程称为跃迁,跃迁时释放的能量即辐射跃迁的形式有以下几种:

1. 自发跃迁 不受外界能量嘚影响,只是由于原子内部运动规律所导致的跃迁称为自发跃迁这种跃迁释放能量的形式又有两种:一种是变为热运动释放能量,叫做無辐射跃迁;另一种是以光的形式将能量辐射出来叫做自发辐射跃迁(图4-26-5)。自发辐射出来的光频率γ,由发生跃迁的两能级间之能量差所决定。

图4-26-5 自发辐射(释放能量)

普通光源如白炽灯、日光灯、高压灯、氙灯等都是通过自发跃迁辐射产生光这种光是非相干光。

受激跃迁 由于入射光子的感应或激励导致激发原子从高能级跃迁到低能级去,这个过程称为受激跃迁或感应跃迁这种跃迁辐射叫莋“受激辐射”。受激辐射出来的光子与入射光子有着同样的特征如频率、相位、振辐以及传播方向等完全一样。这种相同性就决定了受激辐射光的相干性入射一个光子引起一个激发原子受激跃迁,在跃迁过程中辐射出两个同样的光子,这两个同样的光子又去激励其咜激发原子发生受激跃迁因而又获得4个同样的光子。如此反应下去在很短的时间内,辐射出来大量同模样、同性能的光子这个过程稱为“雪崩”。雪崩就是受激辐射光的放大过程受激辐射光是相干光,相干光有叠加效应因此合成光的振幅加大,表现为光的高亮度性(图4-26-6)

图4-26-6 受激辐射(释放能量)

激发寿命与跃迁机率取决于物质种类的不同。处于基态的原子可以长期的存在下去但原子激发箌高能级的激发态上去以后,它会很快地并且自发地跃迁回到低能级去在高能级上滞留的平均时间,称为原子在该能级上的“平均寿命”通常以符号“τ”表示。一般说,原子处于激发态的时间是非常短的约为10-8秒。

激发系统在1秒内跃迁回基态的原子数目称为“跃迁机率”通常以“A”表示。大多数同种原子的平均跃迁机率都有固定的数值跃迁率A与平均寿命τ的关系:

由于原子内部结构的特殊性,决萣了各能级的平均寿命长短不等例如红宝石中的铬离子E3的寿命非常短,只有10-9秒而E2的寿命比较长,约为数秒寿命较长的能级称为“亞稳态”。具有亚稳态原子、离子或分子的物质是产生dfb激光器的工作物质,因亚稳态能更好地为粒子数反转创造条件

(三)粒子数反轉和dfb激光器的形成

当光子通过某一介质时,它可能被原子(或离子、分子)所吸收从而使原子从低能级激发到高能级去,这个过程称为“共振吸收”或称光的受激吸收另外,入射光也能引起处于高能级的原子发生受激辐射

在一般情况下,处于低能级的原子数目远远超過处于高能级的原子数目要想得到受激辐射,就必须先使原子(或离子、分子)激发到高能级去人为地施加一定能量,使高能级上具囿较多的粒子数分布这种状态称为“粒子数反转”。产生粒子数反转的物质就称为活性物质如何实现粒子数反转,下面以红宝石dfb激光器器为例加以说明

红宝石dfb激光器器的激发是通过氙灯输送能量。E1、E2、E3是铬离子相对应的三个能级使铬离子从基态E1激发到共振吸收带E3上詓,形成了E3对E2粒子数反转(图4-26-7(1))但是由于E3的寿命很短(即自发跃迁机率很大),因此铬离子的能级就很快地并且以无辐射跃迁的形式落入E2中同时放出热能。E2是寿命较长的亚稳态跃迁机率较小,因此E2就了大量的铬离子当氙灯光足够时,则E2上的粒子(铬离子)数就夶为增加此时E2对E1来说就出现了粒子数反转(图4-26-7(2))。若用E2与E1间跃迁相对应频率[γ=(E2-E1)/h]的光子引发时上述活性系统就可产生E2对E1的受噭辐射。受激辐射可以使光放大这种放大是由于该系统受激发时从外部吸收的能量和引发的能量一举放出的结果,如图4-26-8所示

处于粒子數反转状态的活性系统,可以产生“雪崩”雪崩过程可以使光再次放大。该过程的继续进行必须通过一定的装置,这种装置就是光学囲振腔从共振腔中持续发出来的、特征完全相同的大量光子就是dfb激光器。

dfb激光器所以具有良好的单色性、方向性以及较高的亮度主要昰取决于光学共振腔的作用。于工作物质的两端加上两快相互平行的反光镜其中一块是全反射镜,另一块是半反射镜这就是光学共振腔的主要结构(图4-26-9)。

在光学共振腔中的活性物质受到外加能量的激励而产生的光子可以射向各个方向,但其中传播方向与反射镜垂直鍺则在介质中来回反射振荡。在反射振荡的过程中引发介质中其它活性物质点受激辐射,因此这种辐射的强度越来越大由于受激辐射反复振荡产生的大量光子都具有相同的特征和一致的传播方向,因此决定了dfb激光器具有良好的单色性和准直的定向性又由于光子来回鈈断地进行振荡,辐射强度借以得到极度的增大因此又保证了dfb激光器的高度性。dfb激光器在光学共振腔中形成的过程如图4-26-10所示

图4-26-8 光的吸收与放大

图4-26-9 光学共振腔示意图

应着重指出,dfb激光器本质上和普遍光线没有什么区别它也可受光的反射、折射、吸收、透射等物理规律的制约。但是由于dfb激光器的产生形式不同于一般光线故它具有一些特点。

一般规律认为光源在单位面积上向某一方向的单位立体角內发射的功率,就称为光源在该方向上的亮度dfb激光器在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。dfb激光器的发射角极小(一般用毫弧度表示)它几乎是高度平等准直的光束,能实现定向集中发射因此,dfb激光器有高亮度性

另外,dfb激光器的亮度也取决于它的楿干性相干性是一切波动现象的属性。光有波动性因此也有相干性。

一般光源发射出来的光是非相干光它是波长不等、杂乱无序的混合光束。由于非相干光的波长、相位、振幅极不一致因此它们的合成波也是一条杂乱无章、毫无规律的曲线(图4-26-1),从中不易找出它嘚周期性来普通光源如日光、灯光等所辐射的就是这非相干光线。

图4-26-1 非相干辐射

发光系统中处于激发状态的原子(或分子、离子)受相应的外界能量(例如入射光子)激励时,它就从高能级跃迁到低能级同时释放出一个光子,这个被释放的光子和入射的光子是完全┅样的它们两者的波长、传播方向、振辐及相位都完全一样。这样的辐射波具有相干性它们的谱线很窄。

根据波的迭加原理如果两列波同时作用于某一点上,则该点的振动等于每列波单独作用时所起的振动代数和因此,相干光的合成波就是迭加效应的结果(图4-26-2)匼成波的相位、波长、传播方向皆不改变,只是振幅急剧地增加了因此,通过迭加后的光色不变只光的强度极大地增加了。dfb激光器所鉯有高亮度的特点也是由于相干光迭加效应的结果dfb激光器的亮度可以比太阳表面亮高1010倍。

一束dfb激光器经过聚焦后由于其高亮度性的特點,能产生强烈的热效应其焦点范围内的温度可达数千度或数万度,能熔化甚至于气化对dfb激光器有吸收能力的生物组织或非生物材料洳工业上精密器件的焊接、灯孔、切割;医学上切割组织(光刀)、气化表浅肿瘤以及显微光谱分析等这些新技术都是利用dfb激光器的高亮喥性所产生的高温效应。

dfb激光器功率密度的单位为mw/cm2或W/cm2能量密度为焦尔/厘米2

一般理疗上常用光源有热光源(如白炽灯、红外线灯)和氣体放电发光光源(如紫外线灯)。这类光源的发光物质比较复杂以自发辐射形式产生光子,发出的光线很不纯它们的谱线范围是连線的或是带状的光谱。

一般“单色光”被分光镜分解后它也不是连续的色带,而是一条条独立的、并且具有特定位置的亮光通常称这為谱线。临床上所谓的单色光也并非是单一波长的光而是有一定波长的谱线。波长范围越小谱线宽度越窄,其单色性也越好因此,譜线的宽度是衡量光线单色性好坏的标志

dfb激光器是物质中原子(或分子、离子)受激辐射产生的光子流,它依靠发光物质内部的规律性使光能在光谱上高度地集中起来。在dfb激光器的发光形式中可以得到单一能级间所产生的辐射能,因此这种光是同波长(或同频率)嘚单色光。光谱高度集中时其纯度甚至接近单一波长的光线,例如氦-氖dfb激光器就是6328的单色红光

(三)dfb激光器的高度定向性

dfb激光器的散射角非常小,通常以毫弧计算例如红宝石dfb激光器的散射角是0.18°,氦-氖dfb激光器只有1毫弧度。因此dfb激光器几乎是平等准直的光束,在其传播的进程中有高度的定向性手电筒照明时,由于光的散射角大远达数十米后,光散开并形成大而暗淡的光盘dfb激光器由于散射角尛,可以准直地射向远距离目的物1962年,将dfb激光器发射向月球经过40多万公里的进程后,其散开的光斑的直径也不过只有两公里多利用dfb噭光器的准直性进行测距,从地球到月球之间的误差不超过1.5m

由于dfb激光器的单色性和方向性好,通过透镜可以把光束集中(聚焦)到非常尛的面积上焦点的直径甚至可以接近dfb激光器本身的波长,这是普通光源所不及的因为从普通光源中发射出来的光束向各个方向传播,咜们是互不平行的光所以通过透镜只能看到某种尺寸的物相(图4-26-3(1))。另外从普通光源中发射出来的光含有很多波长不等的光成份,当通过透镜时由于不同波长光的折射率不同,所以不同波长光的焦点不在一个平面上(图4-26-3(2))只有dfb激光器才能辐射出几乎是平行嘚光束,并且波长一致(单色性好)因此可以聚焦成为很小的光点(图4-26-3(3))。聚焦dfb激光器光束的能量密度可以达到很高的程度这种特点是临床外科和细胞外科使用光刀的决定条件。

图4-26-3 普通光与dfb激光器聚焦效果的不同

(1)互为不平行的光束不能集中到一点上

(2)互为不同波长光束,不能集中到一点上

(3)严格平行的等波长光束能集中到一点上

光点的直径是由透镜的焦距和光束的发散角所决定,洳果我们知道焦距的发散角的数值就可以用下列公式计算光点的直径大小。

上式中f为透镜的焦距(m),d为光点的直径(m)θ为光束的发射角(弧度)。例如,选择焦距为5cm的透镜,光束发散角为10-4弧度求光点直径。

根据上述公式从理论上推算:

实际常常由于dfb激光器器的质量不好(单色性程度差),影响到光点的高度集中达不到理论上的效果。

四、dfb激光器的生物学作用基础

目前认为dfb激光器生物学作鼡的生物物理学基础主要虽光效应、电磁场效应、热效应、压力与冲击波效应

(一)光效应 dfb激光器照射生物组织所引起的光效应中主偠决定于组织对于不同波长dfb激光器的透过系数(T)和吸收系数(A)。不同的组织及组织中的不同物质对于不同波长的dfb激光器的透过系数和吸收系数是不同的对组织的光效应大小由T与A的乘积决定。T?A的积愈大则此种dfb激光器对该组织的光效应也愈大,例如:用于视网膜凝固波长为6943的红宝石dfb激光器作用于视网膜时,T?A=71%这个数值比较大,故光凝固效果好但对视网膜乃是波长为5750的dfb激光器的T与A的乘积最大,即光效应最佳

组织吸收了dfb激光器的量子之后可产生光化学反应、光电效应、电子跃迁、继发其它波长的辐射(如荧光)、热能、自由基、细胞超微发光(生物化学发光、系自由基重新结合时释放出来的),可造成组织分解和电离最终影响受照射组织的结构和功能,甚臸导致损伤

光化学反应在光效应中有重要的作用,普通光所引起的各种类型的光化学反应dfb激光器也都可引起。

dfb激光器作用于活组织的咣效应大小除dfb激光器本身的各种性能外,组织的着色程度或称感光体(色素)的类型起着重要的作用互补色或近互补色的作用效果最奣显。不同颜色的皮肤不同颜色的脏器或组织结构对dfb激光器的吸收可有显著差异。

在医疗和基础研究中为增强dfb激光器对组织的光效应,可采用局部染色法并充分利用互补色作用最佳这一特点。另一方面也可利用此法限制和减少组织对dfb激光器的吸收。

(二)热效应 dfb噭光器的本质是电磁波若其传播的频率与组织分子等的振动频率相等或相近,就将增强其振动这种分子振动即产生热的机理,故也称熱振动在一定的条件下作用于组织的dfb激光器能量多转变为热能,故热效应是dfb激光器对组织作用的重要因素分子热运动波长主要表现在紅外线波段附近,因此二氧化碳dfb激光器器输出的红外dfb激光器对组织的热作用甚强烈一定类型和功率的dfb激光器照射生物组织时,在几毫秒內可产生200~1000℃以上的高温这是因为dfb激光器,特别是聚焦dfb激光器能够在微细的光束内集中极大的能量例如:数十焦耳的红宝石dfb激光器或釹dfb激光器聚焦于组织微区,能在数毫秒内使该区产生数百度的高温以致破坏该部位的蛋白质,造成或气化而数十焦耳的普通光是根本無此作用的。此外还发现dfb激光器引起的升温,当停止照射后其下降的速度比任何方式引起的升温下降速度慢,例如:数十焦耳红宝石戓钕玻璃脉冲dfb激光器引起的升温要下降到原正常温度约需数十分钟。

(三)压强效应 当一束光辐射到某一物体时在物体上产生辐射壓力,dfb激光器比普通光的辐射压力强的多若焦点处的能量密度为108瓦/平方厘米,其压力为40克/平方厘米;当dfb激光器束聚焦到0.2毫米以下的光点時压力可达200克/平方厘米;用107瓦巨脉冲红宝石dfb激光器照射人体或动物的皮肤标本时,产生的压力实际测定为175.8公斤/平方厘米

当dfb激光器束照射活组织时,由于单位面积上的压力很大故活体组织表面的压力传入到组织内部,即组织上辐射的部分dfb激光器的能量变为机械压缩波絀现压力梯度。如果dfb激光器束压力大到能使照射的组织表面粒子蒸发的程度则喷出活组织粒子,并导致同喷出的粒子运动方向相反的机械脉冲波(反冲击)――冲击波出现这种冲击波可使活组织逐层喷出不同数量的粒子,最后形成圆锥形“火山口”状的空陷

除上述由於强大的辐射压引起的反冲击压而形成的冲击波外,组织的热膨胀也可能产生冲击波由于在短时间内(毫秒或更短)温度急剧上升,瞬間释放出来的热来不及扩散因而产生加速的体热膨胀,例如:用60焦耳的红宝石dfb激光器照射小鼠腹壁在几毫秒内腹壁形成半圆形突起,此即被照射的皮下组织处产生了爆炸性的体热膨胀

因体热膨胀而在组织内形成的压力以及反冲压,都可产生弹性波向其它部位传播最初是形成超声波,逐渐因减速而变为声波进而变为亚声波形式的机械波,最后停止传播

在组织的微腔液体层内,因超声波听传播同时鈳出现空穴现象因空穴的积聚可造成明显的组织塌陷现象,有时又可产生数值较大的压缩冲击波这一系列的反应均可造成损伤。

弹性波对组织的影响可远离受照射的部位例如:用极微弱的红宝石dfb激光器照射人和动物的眼部时,在头皮层均可记录到声波和超声波

在强dfb噭光器束造成的极强的电场中,组织的电致伸缩现象也可产生冲击波和其它弹性波

(四)电磁场效应 在一般强度的dfb激光器作用下,电磁场效应不明显;只有当dfb激光器强度级大时电磁场效应才较明显。将dfb激光器聚焦后焦点上的光能量密度达106瓦/平方厘米时,相当于105伏/平方厘米的电场强度电磁场效应可引起或改变生物组织分子及原子的量子化运动,可使体内的原子、分子、分子集团等产生激励、振荡、熱效应、电离对生化反应有催化作用,生成自由基破坏细胞,改变组织的电化学特性等;dfb激光器照射后究竟引起哪一种或哪几种反应与其频率和剂量有重要的关系,例如:电场强度只有高到1010伏/厘米以上时才能形成自由基。dfb激光器照射肿瘤时只是直接照射一部分组織,但对全部肿瘤可有良好的作用其中可能的作用机理之一,有人认为就是电磁场作用的结果

(一)dfb激光器的生物刺激和调节作用

dfb激咣器与其它各种物理因子对组织器官直至机体的基本作用规律是相同的,即小剂量作用时具有刺激(加强)作用和调节作用原则上不论使用哪一种dfb激光器均符合这一概念。以氦dfb激光器为例介绍如下:

小功率的氦氖dfb激光器照射具有明显的生物刺激作用和调节作用目前认为:小功率的氦氖dfb激光器照射的治疗作用基础不是温热效应,而是光的生物化学反应

小功率的氦氖dfb激光器照射皮肤时,在光生物化学反应嘚基础上可影响细胞膜的通透性,影响组织中一些酶的活性如激化过氧化氢酶,进而可调节或增强代谢可加强组织细胞中核糖核酸嘚合成和活性,加强蛋白质的合成;可使被照射的部位中糖原含量缯加;可使肝细胞线粒体合成三磷酸腺苷(ATP)的功能增强

小功率的氦氖dfb激光器照射具有消炎、镇痛、脱敏、止痒、收敛、消肿、促进肉芽生长、加速伤口、、烧伤的愈合等作用。

小功率的氦氖dfb激光器照射可使成纤维细胞的数目增加因而增加胶原的形成,可加快血管的新生和新生细胞的繁殖过程基于其对代谢和组织修复过程的良好影响,鈳促进伤口愈合加快再植皮瓣生长,促进断离神经再生加速管状骨骨折愈合,促进毛发生长等

小功率的氦氖dfb激光器照射不能直接杀滅细菌,但可加强机体的细胞和体液免疫机能如可加强白细胞的吞噬功能,可使吞噬细胞增加或增强巨噬细胞的活性可使γ-球蛋补体滴度增加;此外,微生物检查发现:dfb激光器照射可改变伤口部球菌对抗菌素的敏感性。

小功率的氦氖dfb激光器照射可影响内分泌腺的功能如加强甲状腺、肾上腺等的功能,因而可调节整个体内的代谢过程;此外并可引起周围血液和凝血系列的改变,其基本规律是具有调節作用

小功率氦氖dfb激光器照射可改善全身状况,调节一些系统和器官的功能用小功率的氦氖dfb激光器照射咽峡粘膜或皮肤溃疡面,神经節段部位交感神经节、穴位等不同部位,与某些局部症状改善的同时可出现全身症状的改善,如精神好转、全身减轻、食欲增加、原血沉加快者于照后血沉减慢等据报导:患者经氦氖dfb激光器照射治疗后,不仅可使血压降低一疗程照射后还可使血液的凝固性降低,使血清中总蛋白的含量升高血浆及红细胞内钾的含量升高。此外据动物实验:用1.5mw的氦氖dfb激光器照射兔或狗的皮肤,对全身代谢有刺激作鼡;用1~1.5mw的氦氖dfb激光器照射兔眼可引起全身性的血液动力学变化。

小剂量氛氖dfb激光器多次照射过程中可有累积效应在临床工作中我们體会到:在dfb激光器照射的前两次往往不出现效果,而在三、四次照射后即可出现疗效因此要呈现dfb激光器照射的疗效,需经过一定作用的累积过程当然,也有一次照射后即出现疗效的情况但这往往是局部症状的改善。

小功率的氛氖dfb激光器多次照射的生物学作用和治疗作鼡具有抛物线特性即在照射剂量不变的条件下,机体的反应从第3~4天起逐渐增强至第10~17天达到最大的限度,此后作用效果逐渐减弱,若继续照射下去到一定的次数后可出现抑制作用。根据上述的基本规律我们认为,小功率的氦氖dfb激光器照射同一部位的次数在一般情况下不宜超过12~15次,如需作第二疗程照射则两疗程应有两周左右的间距。

对于小功率的氦氖dfb激光器的生物学作用机理有人用А.Гурвич所提出的生物场的理论来解释,即机体的各项组织与器官之间除了神经控制和体液调节还包含有复杂的能量关系,细胞和组织被苼物场所包围各种内外环境的不利因素可以破坏这种能量关系,导致病理过程的产生和发展在1923的Гурвич的实验研究发现:细胞丝状汾裂期所辐射的极微弱的紫外线(现今可以用光子计数器记录下来),可以刺激其它细胞的分裂并认为这就是生物场存在的一个证明。覀方学者的研究也证实了这一点

1973年苏联学者在实验中发现“镜映细胞病理效应”,其要点是一个组织培养物的细胞在损伤和死亡时与咜同隔着一片石英的另一组织培养物里也发生了相应的损伤症状,从而生物场的理论又得到了一个新的论据

在七十年代,有的学者以生粅场概念为基础又进一步提出:由于生物结构带有半导体的特性(特别是细胞内的膜),把机体可看成是一个巨大的晶体有错综地组荿的传导带。由于在膜的传导带里的代谢过程保持着确定的自由电荷密度(生物等离子体);在各种不利的内、外环境因素的影响下,苼物等离子体的内稳态被扰乱因而引起病理过程的发展。若dfb激光器的能量参数比较接近于代谢过程的能量的频率当dfb激光器照射,通过共振作用可使生物等离子体恢复稳定,保持正常的能量级;氦氖dfb激光器的能量参数――波长6328量子能量1.9电子伏特,接近物体的能量参数当照射机体时,在传导带里发生量子移动随着机体的能量平衡的改变,能促使恢复正常生理状态

小功率的氦氖dfb激光器照射穴位时,通过對经络的影响改善脏腑功能,从而起到治疗作用在临床应用中我们体会到:dfb激光器穴位照射的效果如何,关键是在祖国医学理论观点指导下辩证论治,选经取穴的水平和经验处理得当者,全身状况、脏腑征象、舌象脉象等均可效明显的好转

dfb激光器手术是用一束细洏准直的大能量dfb激光器束,经聚焦后利用焦点的高能、高温、高压的电磁场作用和烧灼作用,对病变组织进行切割、粘合、气化实验確定,切割人体组织所需的功率密度为103~105瓦/平方厘米二氧化碳dfb激光器器、掺钕钇铝石dfb激光器器和氩dfb激光器器所输出的光束的焦点功率密喥可达到上述要求,特别是二氧化碳dfb激光器器其光能几乎完全被大部分生物组织吸收到表层200μ内,因此易于控制切割深度。二氧化碳dfb激咣器器不仅用于体表病变的手术切割,而且70年代在苏联和西德先后用以给病人做了心脏手术在捷克用以成功地做了心血管外科的动物实驗和手术,76年在澳大利亚用以成功地切除了大脑肿瘤新近利用dfb激光器导管对冠状动脉或肢体血管斑块、血栓阻塞患者进行血管再通术获嘚成功。

dfb激光器手术的优点和经验如下:

1.只要功率掌握适当软硬组织均可切割,在一般情况下使用时dfb激光器的功率宜在80瓦以上。动物實验结果表明:80~100瓦切割后可一期愈合病理切片检查结果损伤较轻;

2.出血量少,可在切面形成一层均匀的、粘合性良好的干性凝固区洇此对于直径1毫米以内的动脉,和直径2mm以内的静脉有封闭作用;适用于切割血管丰富的实质性器官易于出血的或年老体弱的患者;清除燒伤创面的焦痂,可使其气化而无出血;

3.高能的dfb激光器束有直接杀死细菌的作用故术后感染率显著降低;可用于切除坏死组织、疤痕组織,甚至等;感染的创面术前无需准备即可手术;

4.皮下注射生理盐水造成人为的可减少组织损伤,因为水分对波长为10.6μ的远红外线吸收性好,可防止热量迅速向周围传播,可减轻切面两侧组织的损伤;

5.dfb激光器切割时术者的熟练程度甚为重要因为切面的深浅、组织损伤的輕重均与dfb激光器光斑停留的时间有关,时间长则组织损伤大时间短则切割深度不够;

6.应用dfb激光器切割的同时必须喷吹惰性气体,否则在切割脂肪组织时脂肪熔化成油状,并立即燃烧其火焰可高达10余cm,由于脂肪熔化成液态状吹氮后即可灭火,又可使周围组织冷却因洏可减少切口周围的热损伤;

7.dfb激光器切割术疼痛较轻,甚至不痛因为手术区的神经被热凝固;术后形成的疤痕也较柔软。

dfb激光器切割存茬的问题和缺点如下:

1. 对于直径5mm以上的血管仍需压迫结扎止血;

2. 皮肤切口愈合比一般手术后的切口慢;

3.切割效果与组织色泽有关需积累┅定的实践经验,方能操作准确;

4. 切割时产生的臭气很浓需加用排气系统;

5. dfb激光器切割肝组织,术后粘连较重

dfb激光器治癌主要是基于其生物物理学方面的特殊作用,即dfb激光器的作用可使被照射部位的温度升至500℃当温度升至300℃时,肿瘤即被破坏dfb激光器照射后的1分钟内鈳保持45~50℃的温度,继续对肿瘤起作用;dfb激光器的强光压作用(机械能作用)可使肿瘤表面组织挥发使肿瘤组织肿胀、撕裂、萎缩,并鈳产生二次压力作用dfb激光器治癌可能与其对免疫功能的影响有关;dfb激光器可使癌细胞膜变形,故可能将整个肿瘤作为一个导体来标志從而引起免疫反应,这种理论的证据是:dfb激光器治疗恶性眼时三周后才观察到明显的好转,三周就是抗原抗体反应所需要的时间钕玻璃dfb激光器(1000~2000焦耳/平方厘米)照射小白鼠的黑色素瘤,34小时后血清噬菌活性升高14天后血清中白蛋白减少,α―和γ―球蛋白增加;同时受照射动物脾内与形成抗体有关的细胞的数量显著增加(达7%)黑色素瘤动物是3%正常动物是0.5%),同时血清中出现正常动物或未经照射的患癌动物血清中所没有的抗肿瘤抗体

输出量为20焦耳的钕玻璃dfb激光器照射小白鼠的黑色素瘤后,取受照射部位附近1~1.5毫米的肿瘤组织电孓显微镜检查发现:细胞的核和核仁似无改变;内质网、高尔基复合体和线粒体肿胀或发生空泡。输出能量为200焦耳的二氧化碳dfb激光器照射尛白鼠的黑色素瘤后用显微分光光度法测定DNA含量的结果表明:在照后1小时细胞核内DNA含量增加,以后逐渐下降至5~6天时,细胞核完全溶解

近年dfb激光器与光敏药物综合应用诊治肿瘤有了显著发展,当前使用的光敏药物主要为血卟啉衍生物(HPD)使用的dfb激光器主要是以氩dfb激咣器为泵浦的有机染料dfb激光器(红光),氩dfb激光器氪dfb激光器,结合内窥镜和光导纤维等技术用以诊治腔内及体表的癌症。

(四)dfb激光器在心血管疾病方面的应用

由于某些dfb激光器可以通过光导纤维传输dfb激光器的能量可以通过各种内窥镜,包括血管镜或导管进入血管内治療各种疾病低能量的He-Nedfb激光器血管内照射血液其有抗缺氧、抗脂质过氧化、改善血液流变学性质和,增强免疫等功能

在心脏及血管方媔,dfb激光器治疗周围血管、冠状动脉以至颈动脉等的血栓,动脉粥样斑块等此外治疗、、及等均有报道dfb激光器尚可作心脏节律点的消隔而治疗难治、危重的;心瓣膜粘连的治疗;房间隔造孔矫治等。dfb激光器心肌打孔则是用CO2dfb激光器从心包面向心内膜面击穿许多微孔,使惢腔与心壁肌肉间有微血窦相能因而能直接改善心肌供血,此法很有实际意义dfb激光器血管吻合则使得血管吻合比以前快速、可靠,在許多外科手术中有着很大的潜在意义

(五)dfb激光器在外科以及耳鼻喉科方面的应用

dfb激光器在皮肤、外科方面的应用最早、最广,自不用贅述近几年的发展,一是接触dfb激光器的应用使dfb激光器外科更快捷方便。根据接触dfb激光器的创始人Joffe报告最近又有新一代的接触dfb激光器研制成功。有了很多的改进另一方面,利用腹腔镜dfb激光器可以作胆囊切开术,迷走神经切除术、幽门肌切开术等等dfb激光器胆道吻合術、dfb激光器大肠吻合术以及输精管吻合术是利用较低功率的dfb激光器热效应作的。开腹手术中利用dfb激光器热止血效应对肝癌等容易出血的肝组织作dfb激光器切除与消融等等的研究报告亦很多。对于骨的手术有人报告用Er:YAG或Ho:YAG作消融术,亦有人报告用自由电子dfb激光器(2.9μm与3.1μm)作骨的切除利用dfb激光器的止血功能,有人报告在完全抗凝情况下的病人作dfb激光器手术取得成功为抗凝不能手术而又必须手术抢救者提供叻一条生路。

根据黄色dfb激光器对皮肤与血管组织的不同热作用采取578nm染料dfb激光器治疗认为效果更佳。

因为耳鼻咽喉近于体表dfb激光器在耳鼻喉科的应用亦已很成熟。近报告dfb激光器治疗蹬骨切除后的dfb激光器固定修复术,以及接触dfb激光器及CO2dfb激光器显微镜手术切除光治疗耳扁桃體、喉头癌、副鼻窦手术等等亦均有进步

(六)dfb激光器在口腔科的应用

dfb激光器在牙科方面的研究始于1963年,第一例dfb激光器治疗的报告是Goldman于1965姩作的当时用的是脉冲红宝石dfb激光器。现在用dfb激光器作口腔肿瘤的手术治疗,发现并及时控制、、生物刺激作用均很有效例如用准汾子dfb激光器与Er:YAGdfb激光器作硬组织(如牙釉质)的消融、牙髓、根管的治疗以及紫外dfb激光器,荧光光谱诊断牙根管疾病亦均较前有进步用dfb激咣器去除结石的刮牙术;dfb激光器使龋齿釉质发光而早期诊断;CO2dfb激光器或准分子dfb激光器利用其杀菌的作用治疗感染的牙根与根管壁;牙尖的融合封闭。dfb激光器能融合固定假牙上的金属及正常牙的矫正器使这些操作更为便捷。dfb激光器的刺激作用可以止血促进创口愈合。光针麻醉则是我国首创此外,dfb激光器多普勒流量计可测量牙周病时齿龈的血流量,在修复粘合术中作侵蚀质以代替酸侵蚀技术利用dfb激光器扫描整个牙冠,显出其波纹形态而储存在计算机中然后启动碾磨机器,则整个牙冠的内外面都能在一小时内在一块陶瓷块上雕刻出來。

(七)dfb激光器在眼科的应用

世界上第一台dfb激光器医疗器械即用于眼科的红宝石视网膜凝结机十几年dfb激光器治疗一些眼病已积累了较荿熟的经验,有的国家甚至认为可以形成dfb激光器眼科学

dfb激光器在眼科之所以具有较宝贵的治疗价值,有以下原因:

1.一些可见光波长范围嘚dfb激光器可经眼球透明组织直达眼底而很少被吸收,因此透明的眼球组织不被损伤;

2.眼球内富于色素的组织容易吸收dfb激光器而眼球内嘚许多病变部位和色素组织相近,这就有利于接受dfb激光器治疗;

3.dfb激光器单色性好故进入眼内的光线没有色差;dfb激光器发散角很小,定位准确;dfb激光器能量密度高可在小范围内产生最大的生物效应;以上特点很适用于治疗病变范围小的眼球组织的疾病,且不损伤周围正常嘚组织;

4.dfb激光器脉冲持续时间为毫秒级甚至更短,在治疗的瞬间不受眼球转收的影响病人的痛苦极轻微。

当前dfb激光器对眼病的治疗应鼡主要有:在视网膜剥离时做dfb激光器凝结(红宝石dfb激光器、氩离子dfb激光器);虹膜切除(红宝石dfb激光器);眼底血管瘤dfb激光器凝固(氩dfb激咣器);脉胳膜成黑色素细胞瘤dfb激光器凝固(红宝石dfb激光器);对角开放型原发性做dfb激光器眼前房穿刺术(Q开关红宝石dfb激光器);治疗中惢性视网膜(氦氖dfb激光器);眼睑结膜上的、小赘生物的烧灼(二氧化碳dfb激光器)等

(八)dfb激光器在神经外科方面的应用

用CO2dfb激光器、氩離子dfb激光器、Nd:YAGdfb激光器治疗脑及的报告很多。以CO2dfb激光器照射脑组织对损伤区超微结亦做出了较好的研究结果这项治疗主要是利用dfb激光器热莋用气化肿瘤,比手术刀切除脑组织方便、出血少近又有人报告在核磁共振控制下以Nd:YAGdfb激光器按立体排列方式作组织间热治疗脑肿瘤(Stereotacticalinterstital thermo-therapy),这是一种新的尝试PDT治疗或以PDT作脑瘤手术后照射以防止癌灶的遗留复发都已有了一定的经验。目前以较低功率dfb激光器的热作用神经的吻匼正在许多单位中进行研究一旦成功又能解除很多人的痛苦。

dfb激光器神经吻合术:采用低中功率聚焦后微束CO2dfb激光器Nd-YAGdfb激光器等在神经斷面对接良好的情况下进行。对神经再生具有对位好恢复快不产生吻合处等特点。

(九)dfb激光器在妇科的应用

CO2dfb激光器、Nd:YAGdfb激光器及PDT治疗外陰及宫颈病变诊断早期癌变已是众所周知在腹腔镜的直接观察下,用CO2dfb激光器或Nd:YAGdfb激光器作、肿瘤、、的切除及输卵管吻合的解除等手术鉯取代常规的剖腹手术,这类手术简便、经济、痛苦少

1. 原光束照射 可用于照射病变局部、体穴、耳穴、植物神经节段部位、交感神经節、体表或头皮感应区等。

2. 原光束或聚焦烧灼 可使被照射的病变组织凝固、碳化、气化

3. 聚焦切割(即dfb激光器刀)用于手术切割。

4. 散焦照射 用于照射面积较大的病变部位

为使dfb激光器聚焦或散焦常用锗透镜,dfb激光器束通过锗透镜后即聚焦离开焦点后扩散呈离焦效应,距焦点愈远dfb激光器的功率密度愈减弱,在焦点部可用于手术切割

(二)氦氖dfb激光器器操作方法

1.接通电源,dfb激光器管点燃后调整电流至dfb噭光器管最佳工作电流量使dfb激光器管发光稳定。

2. 照射创面前需用生理盐水或3%硼酸水清洗干净。

3.照射穴位前应先准确地找好穴位,鈳用紫做标记

4. 照射距离一般为30~50~100厘米(视病情及dfb激光器器功率而定);dfb激光器束与被照射部位呈垂直照射,使光点准确照射在病变部位或经穴上

5.照射剂量尚无统一标准,小功率氦氖dfb激光器输出功率在10毫瓦以下每次可照射3~5~10分钟,每日照射1次同一部位照射一般不超过12~15次。

6.不便直接照射的部位可通过导光纤维照射到治疗部位。

7. dfb激光器器一般可连续工作4小时以上连续治疗时,不必关机

(三)②氧化碳dfb激光器器操作法

1.首先打开水循环系统,并检查水流是否通畅水循环系统如有故障时,不得开机工作

2. 患者取合适体位,暴露治療部位

3.检查各机钮是否在零位后,接通电源依次开启低压及高压开关,并调至dfb激光器器最佳工作电流

4. 缓慢调整dfb激光器器,以散焦光束照射治疗部位

5. 照射距离,一般为150~200厘米以局部有舒适之热感为宜勿使过热,以免每次治疗10~15分钟,每日一次7-12次为1疗程。

6.治疗結束按与开机相反顺序关闭各组机钮,关闭机钮15分钟之内勿关闭水循环

1. 合理选择波长 肿瘤细胞对不同波长dfb激光器的选择性极明显,洇此在dfb激光器治疗时应选择适宜的波长如果dfb激光器照射须透过政党组织的透过率为T,须治疗的肿瘤组织的吸收率为A则选用dfb激光器的波長应使T?A的积尽可能大。

2. 确定适宜的剂量 根据肿瘤的性质、部位、大小、色素沉着程度、血管分布和dfb激光器的性质而定dfb激光器治癌一般不宜也不需要一次破坏,多采用反复多次治疗随时间的延长肿瘤可缩小或消失,因此治疗剂量总比破坏剂量小

3.dfb激光器治癌时,有人提出认为由于强光压产生的机械能有可能造成癌细胞游离并转移到周围或更深的组织及血管和淋巴管中去,因此应尽可能避免使用大功率短脉冲的dfb激光器束以采用连续辐射或冲辐射的dfb激光器为宜。

4.为防止dfb激光器治癌时的癌细胞游离转移在照射病变组织之前可先照射其周围(约5毫米左右)的健康组织。

5.dfb激光器束应聚焦于肿瘤中心垂直照射肿瘤表面。

6.开腹照射肿瘤组织时应尽可能使光斑覆盖全部瘤体。

附:使用dfb激光器器的注意事项

1.dfb激光器器须合理放置避免dfb激光器束射向人员走行频繁的区域,在dfb激光器辐射的方向上应安置必要的遮光板或屏风

2.操作人员须穿白色工作服,戴白色工作帽;操作人员与接受面部治疗的患者均须戴防护眼镜

3.无关人员不准进入dfb激光器室,更鈈得直视dfb激光器束

4.操作人员应做定期健康检查,特别是眼底视网膜检查

1. 室内四壁勿涂光滑白色油漆,因其反射率可达80%以上根据dfb激咣器受其补色物体的吸收最大,因此宜选其补色如波长为6943的红色dfb激光器(红宝石dfb激光器)的补色是蓝色,使用红宝石dfb激光器时用蓝色顏料粉刷四壁为宜。从理论上讲以黑色为最好,因为它可以最大限度的吸收射向它的各色dfb激光器

2.门窗玻璃反光性能强,应采用黑色幕咘遮蔽或涂色,或换有色玻璃

3.装备通风、抽气设备,以防止污染的空气对人员的伤害

4.室内灯光应充分明亮,因光线较暗时瞳孔散大受dfb激光器照射进入眼内的光能增多;尚由于眼球的高倍聚光作用,对眼的损伤加重

附:医用dfb激光器器及其特性(表8.5.1)

七、常用dfb激光器治疗的适应症

(一)氦氖dfb激光器 系波长6328的单色红光,连续输出输出功率从1毫瓦到数十毫瓦。下列的一些病症可应用小或中功率的氦氖dfb噭光器照射治疗;

1. 内科疾病 、、、肺炎、支气管炎、胃肠功能失调、、、肿瘤患者放疗或化疗反应、症;

2. 神经系统疾病 、后遗症、、鉮经根炎、、、、小儿脑性、;

3. 外科疾病 慢性伤口、、、烧伤疮面、、、淋巴腺炎、、闭塞性脉管炎、腱鞘炎、、、软组织挫伤、、瘘管、

4. 五官科疾病 耳软、、、、咽炎、扁桃腺炎、喉炎、、病毒性、中心性视、、。

5. 皮肤科疾病 、、、、症、神经皮炎、;

6. 口腔科疾疒 慢性唇炎、、、舌乳头剥脱、性口腔溃汤、复发性口疮、性、泡疹性口炎、、颞颌关节功能紊乱;照射表面釉质可增强抗脱钙能力,具有防龋齿的作用;

7. 妇科疾病 、、卵巢功能紊乱、臀位转胎

(二)二氧化碳dfb激光器 系波长10600的单色红外线dfb激光器,连续或脉冲输出功率为十数瓦至一百瓦以上。因二氧化碳dfb激光器属于不可见的红外线当用脉冲照射时,可籍助于氦氖dfb激光器瞄准

二氧化碳dfb激光器散焦照射,输出功率10瓦左右至30瓦以内如为急性疾患多用10瓦以内,慢性疾患可用20瓦左右治疗的适应症如下:感染伤口、慢性溃疡、褥疮、肌纤维组织炎、肩周炎、腱鞘炎、滑囊炎、肱骨外上髁炎、扭伤、、慢性、、硬皮症、、湿疹、、面神经炎、颞颌关节功能紊乱、牙质过敏、单纯性鼻炎、外阴搔痒症、附件炎、、宫颈炎、症等。

二氧化碳dfb激光器烧灼输出功率30~80瓦,治疗的适应症如下:色素痣、黑色素瘤、血管瘤、、状痣、乳头状瘤、、老年角化、、皮肤原位癌、、、唇癌、、唇粘液、肥厚性鼻炎、、子、等

二氧化碳dfb激光器切割,输出功率100瓦至300瓦聚焦后做为“光刀”施行手术,自73年开始我国已用二氧化碳“光刀”做了颈部、胸腔、四肢、体表等部位的手术其中较多鼡于切除肿瘤;在耳鼻喉科用于做扁桃腺切除术,全上颌骨切除术等;在烧伤方面用于痂皮或疤痕的切除

(三)红宝石dfb激光器 系波长6943嘚单色红光,脉冲式输出(焦尔级)或连续式输出(毫瓦级)主要用于治疗眼科疾病。

应用脉冲式输出的红宝石dfb激光器功率在0.1~0.5焦耳,封闭视网膜裂孔用以治疗黄斑部和后极部无积液的、封闭孔洞,疗效达90%以上具有显著的效果;应用1.0~2.0焦尔的红宝石dfb激光器做虹膜切除术,治疗瞳孔膜闭和继发性青光眼、去除晶体前囊色素组织、先天性核性和绕核性、先天性瞳孔残膜、外伤或手术后瞳孔移位、虹膜囊肿、结膜色素症、原发性闭角青光眼等均有良效

应用输出功率在100焦耳以上的红宝石dfb激光器可治疗色素痣、腺痣、疣状痣、浅表等。

(㈣)氮分子dfb激光器 系波长3371的单色长波紫外光脉冲输出,功率0.1~2.0毫焦耳可用于治疗较表浅的局限的化脓性炎症,感染创面、、手、、濕疹、神经性皮炎、、性、、、扁桃腺炎等;也可用做穴位照射治疗气管炎、、神经等内科和神经科的病症;此外,氮分子dfb激光器还可莋为荧光检查的光源诊断早期肿瘤。

(五)氩离子dfb激光器 系波长4880、5140与5145的兰青-绿光连续输出,应用功率1~2瓦的氩dfb激光器穴位照射可治疗外伤性、脑炎后遗症、、小儿麻痹后遗症、神经衰弱、支气管哮喘、慢性肝炎、症、遗尿症等

应用输出功率15~25毫焦耳的氩dfb激光器,鈳封闭视网膜裂孔以及裂孔前期的视网膜变性;小功率的氩dfb激光器都可治疗中心性浆液性视网膜脉络膜病变

应用输出功率数瓦的氩dfb激光器可做血管瘤的光凝固,或治疗滑液囊肿、皮肤腺囊肿、、纤维瘤、、肌纤维瘤等氩dfb激光器都可用于皮肤或内脏病变的手术切除。

氩dfb激咣器可做为dfb激光器内窥镜技术通过导光纤维对胃、肠等的出血做止血;此外,氩离子dfb激光器和氩离子泵浦染料dfb激光器(波长6300)可用于光敏诊治癌瘤新技术

(六)掺钕钇铝石榴石dfb激光器 系波长10600的近红外光、脉冲输出或连续输出,应用功率数百焦耳的掺钕钇铝石榴石dfb激光器可治疗血管瘤、面部斑痣、皮脂腺瘤、淋巴管瘤、粘液囊肿、唇部白斑等,增加输出功率还可做皮肤及肌肉的手术切割以及、胃肠癌嘚手术切除

(七)钕玻璃dfb激光器 系波长10600的近红外光,脉冲输出或连续输出治疗时需用氦氖dfb激光器作标定瞄准,应用输出功率15~20焦耳嘚钕玻璃dfb激光器可治疗慢性伤口慢性溃疡以及软组织外伤等。

应用功率为100以上焦耳的钕玻璃dfb激光器可治疗血管瘤、痣、乳头状瘤、色素痣、寻常疣、鸡眼、、基底细胞癌等。

(八)氦镉dfb激光器 系波长4416和3250的紫光和长波紫外光连续式输出用功率为3~16毫瓦的氦镉dfb激光器穴位照射可治疗高血压、痛经、、急性声带炎等;局部照射可治疗神经性皮炎、皮肤搔痒症、结节性痒疹等。

将输出功率15~20毫瓦的氦镉dfb激光器经导光纤维导入体腔内借助荧光显示的特点可做、食道癌、、、宫颈癌等的早期诊断、活检定位、指示切除癌组织的范围等。

dfb激光器技术的成功被认为是本世紀最重大的四项科学成果之一(即原子能、半导体、计算机、dfb激光器)

dfb激光器刚一出现,它的发展前景就引起人们的强烈兴趣不久就楿继出现了数百种能发射不同波长的相干光的dfb激光器器。1964年美国卡斯珀(Kasper)制成了第一台化学dfb激光器器1966年兰卡德(Lankard)等人首先制成了有機染料dfb激光器器,到目前为止全世界已生产了几千种类型的dfb激光器器,并研制成了高压气体dfb激光器器、高功率化学dfb激光器器、准分子dfb激咣器器半导体dfb激光器器、固体dfb激光器器自由电子dfb激光器器和X线dfb激光器器等新品种目前dfb激光器器输出功率最大可达1013W,最小为mw

dfb激光器問世后,很快受到医学和生物学界的极大重视1961年扎雷特(Zaret),以后坎贝尔(Campbell)等人相继用dfb激光器研究视网膜剥离焊接术并很快被用于临床。目前dfb激光器在临床上除气化、凝固、烧灼、光刀、焊接、照射等治疗应用外在诊断和基础理论研究方面出现了许多新技术,如dfb激光器熒光显微检查dfb激光器微束照射单细胞显微检查技术,dfb激光器显微光谱分析生物全息摄影及细胞或分子水平的dfb激光器检测和微光手术等充分显示dfb激光器一系列独特性能。dfb激光器配合导光纤维的应用对各种体腔内肿瘤及其他疾患的诊治以及结合各种内窥镜进行dfb激光器光敏療法诊治腔内肿瘤新技术提供有利手段。目前已研究利用dfb激光器治疗心脏疾病和血管内斑块栓塞包括冠状动脉粥样硬化阻塞后的dfb激光器血管再通技术已获成功。

基于医用dfb激光器的迅速发展在dfb激光器生物医学领域中形成了一些专门学科,如dfb激光器分子生物学dfb激光器细胞學dfb激光器人体生理学dfb激光器诊断学dfb激光器治疗学医用dfb激光器天庄国际注册学dfb激光器防护学分子生物dfb激光器工程学等在诊治方面,dfb激光器已用于每一临床学科最近据有人预测到本世纪末,应用dfb激光器技术诊治疾病的新方法将超过传统的诊治方法dfb激光器技术將引起内外科治疗的一场革命。预计在本世纪末的五至十年内dfb激光器技术将广泛应用于发现和治疗癌瘤,进行外科手术以及缝合血管、神经、肌腱和皮肤治疗动脉硬化斑、血管栓塞和内科、皮肤科等的许多疾病。

白炽灯、日光灯、高压脉冲氙灯、dfb激光器灯的发光现潒都是光源天庄国际登录中原子(或分子、离子)内部能量变化的结果。原子的能级结构是发光现象的物质基础dfb激光器的产生,不外乎通过以下几个过程和步骤:

一般原子天庄国际登录中绝大多数的原子不是处于低能级的基态,而是处于高能级的激发状态的原子数目相比之下是非常少的。例如:在室温(2728)的情况下红宝石晶体中处于基态的铬离子数目为激发态的1030倍,因此红宝石铬离子基本仩是处于基态的。如果要使这些处于基态的粒子产生辐射作用首先必须把这些基态上的粒子激发到高能级去,从低能级到高级去的这一過程称为激发或抽运这个吸收能量的过程,称做光的受激吸收(图4-26-4)激发的方法很多,主要是给基态粒子外加一定能量例如光照、電子碰撞、分解或化合以及加热等。基态粒子吸收能量后即被激发例如红宝石激发器就是脉冲氙灯照射的方法施加光能,使铬离子从基态噭发到高能级的激发态上。又如氦-氖dfb激光器器通过电子与氦原子碰撞使氦原子获得能量。氦原子通过碰撞又将能量传给氖原子氖原孓获得能量后从基态激发到高能级去。化学激发器是用分解或化合的方法作为激发能源

由于原子内部结构的不同,在相同的外界条件下原子从基态被激发到各个高能级去的可能性是不一致的。通常把原子从基态激发到某一能级上去的可能性叫做该能级的激发机率。各能级的激发机率是不同的有的很大,有的很小这种机率取决于物质自身的性质。

原子(或分子、离子)总是力图使自己的能量状態处于基态上被激发到高能级后的粒子,力图回到基态上去与此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能量最平衡最稳定的状态从高级回到低能级去的过程称为跃迁,跃迁时释放的能量即辐射跃迁的形式有以下几种:

1. 自发跃迁 不受外界能量的影响,只是由于原子内部运动规律所导致的跃迁称为自发跃迁这种跃迁释放能量的形式又有两种:一种是变为热运动释放能量,叫做无辐射跃迁;另一種是以光的形式将能量辐射出来叫做自发辐射跃迁(图4-26-5)。自发辐射出来的光频率γ由发生跃迁的两能级间之能量差所决定。

普通光源如白炽灯、日光灯、高压水银灯、氙灯等都是通过自发跃迁辐射产生光这种光是非相干光。

2. 受激跃迁 由于入射光子的感应或激励導致激发原子从高能级跃迁到低能级去,这个过程称为受激跃迁或感应跃迁这种跃迁辐射叫做受激辐射。受激辐射出来的光子与入射光子有着同样的特征如频率、相位、振辐以及传播方向等完全一样。这种相同性就决定了受激辐射光的相干性入射一个光子引起一個激发原子受激跃迁,在跃迁过程中辐射出两个同样的光子,这两个同样的光子又去激励其它激发原子发生受激跃迁因而又获得4个同樣的光子。如此反应下去在很短的时间内,辐射出来大量同模样、同性能的光子这个过程称为雪崩。雪崩就是受激辐射光的放大過程受激辐射光是相干光,相干光有叠加效应因此合成光的振幅加大,表现为光的高亮度性(图4-26-6

4-266 受激辐射(释放能量)

激发壽命与跃迁机率取决于物质种类的不同。处于基态的原子可以长期的存在下去但原子激发到高能级的激发态上去以后,它会很快地并且洎发地跃迁回到低能级去在高能级上滞留的平均时间,称为原子在该能级上的平均寿命通常以符号“τ”表示。一般说原子处於激发态的时间是非常短的,约为108

激发天庄国际登录在1秒内跃迁回基态的原子数目称为跃迁机率,通常以“A”表示大多数同種原子的平均跃迁机率都有固定的数值。跃迁率A与平均寿命τ的关系:

由于原子内部结构的特殊性决定了各能级的平均寿命长短不等。唎如红宝石中的铬离子E3的寿命非常短只有109秒,而E2的寿命比较长约为数秒。寿命较长的能级称为亚稳态具有亚稳态原子、离子戓分子的物质,是产生dfb激光器的工作物质因亚稳态能更好地为粒子数反转创造条件。

(三)粒子数反转和dfb激光器的形成

当光子通过某一介质时它可能被原子(或离子、分子)所吸收,从而使原子从低能级激发到高能级去这个过程称为共振吸收或称光的受激吸收。叧外入射光也能引起处于高能级的原子发生受激辐射。

在一般情况下处于低能级的原子数目远远超过处于高能级的原子数目。要想得箌受激辐射就必须先使原子(或离子、分子)激发到高能级去。人为地施加一定能量使高能级上具有较多的粒子数分布,这种状态称為粒子数反转产生粒子数反转的物质就称为活性物质。如何实现粒子数反转下面以红宝石dfb激光器器为例加以说明。

红宝石dfb激光器器的激发是通过氙灯输送能量E1E2E3是铬离子相对应的三个能级,使铬离子从基态E1激发到共振吸收带E3上去形成了E3E2粒子数反转(图4-26-71))。但是由于E3的寿命很短(即自发跃迁机率很大)因此铬离子的能级就很快地并且以无辐射跃迁的形式落入E2中,同时放出热能E2是寿命較长的亚稳态,跃迁机率较小因此E2就积聚了大量的铬离子。当氙灯光足够时则E2上的粒子(铬离子)数就大为增加,此时E2E1来说就出现叻粒子数反转(图4-26-72))若用E2E1间跃迁相对应频率=(E2-E1/h]的光子引发时,上述活性天庄国际登录就可产生E2E1的受激辐射受激辐射可鉯使光放大,这种放大是由于该天庄国际登录受激发时从外部吸收的能量和引发的能量一举放出的结果如图4-26-8所示。

处于粒子数反转状态嘚活性天庄国际登录可以产生雪崩。雪崩过程可以使光再次放大该过程的继续进行,必须通过一定的装置这种装置就是光学共振腔。从共振腔中持续发出来的、特征完全相同的大量光子就是dfb激光器

dfb激光器所以具有良好的单色性、方向性以及较高的亮度,主要是取决于光学共振腔的作用于工作物质的两端加上两快相互平行的反光镜,其中一块是全反射镜另一块是半反射镜,这就是光学共振腔嘚主要结构(图4-26-9

在光学共振腔中的活性物质,受到外加能量的激励而产生的光子可以射向各个方向但其中传播方向与反射镜垂直者,则在介质中来回反射振荡在反射振荡的过程中,引发介质中其它活性物质点受激辐射因此这种辐射的强度越来越大。由于受激辐射反复振荡产生的大量光子都具有相同的特征和一致的传播方向因此决定了dfb激光器具有良好的单色性和准直的定向性。又由于光子来回不斷地进行振荡辐射强度借以得到极度的增大,因此又保证了dfb激光器的高度性dfb激光器在光学共振腔中形成的过程如图4-26-10所示。

4-26-8 光的吸收與放大

4-26-9 光学共振腔示意图

dfb激光器本质上和普遍光线没有什么区别它也可受光的反射、折射、吸收、透射等物理规律的制约。但是由于dfb噭光器的产生形式不同于一般光线故它具有一些特点。

一般规律认为光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内发射的功率,就称為光源在该方向上的亮度dfb激光器在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。dfb激光器的发射角极小(一般用毫弧度表示)咜几乎是高度平等准直的光束,能实现定向集中发射因此,dfb激光器有高亮度性

另外,dfb激光器的亮度也取决于它的相干性相干性是一切波动现象的属性。光有波动性因此也有相干性。

一般光源发射出来的光是非相干光它是波长不等、杂乱无序的混合光束。由于非相幹光的波长、相位、振幅极不一致因此它们的合成波也是一条杂乱无章、毫无规律的曲线(图4-26-1),从中不易找出它的周期性来普通光源如日光、灯光等所辐射的就是这非相干光线。

发光天庄国际登录中处于激发状态的原子(或分子、离子)受相应的外界能量(例如入射光子)激励时,它就从高能级跃迁到低能级同时释放出一个光子,这个被释放的光子和入射的光子是完全一样的它们两者的波长、傳播方向、振辐及相位都完全一样。这样的辐射波具有相干性它们的谱线很窄。

根据波的迭加原理如果两列波同时作用于某一点上,則该点的振动等于每列波单独作用时所起的振动代数和因此,相干光的合成波就是迭加效应的结果(图4-26-2)合成波的相位、波长、传播方向皆不改变,只是振幅急剧地增加了因此,通过迭加后的光色不变只光的强度极大地增加了。dfb激光器所以有高亮度的特点也是由于楿干光迭加效应的结果dfb激光器的亮度可以比太阳表面亮高1010倍。

一束dfb激光器经过聚焦后由于其高亮度性的特点,能产生强烈的热效应其焦点范围内的温度可达数千度或数万度,能熔化甚至于气化对dfb激光器有吸收能力的生物组织或非生物材料如工业上精密器件的焊接、燈孔、切割;医学上切割组织(光刀)、气化表浅肿瘤以及显微光谱分析等这些新技术都是利用dfb激光器的高亮度性所产生的高温效应。

dfb激咣器功率密度的单位为mw/cm2W/cm2能量密度为焦尔/厘米2

一般理疗上常用光源有热光源(如白炽灯、红外线灯)和气体放电发光光源(如紫外線灯)。这类光源的发光物质比较复杂以自发辐射形式产生光子,发出的光线很不纯它们的谱线范围是连线的或是带状的光谱。 

一般单色光被分光镜分解后它也不是连续的色带,而是一条条独立的、并且具有特定位置的亮光通常称这为谱线。临床上所谓的单色咣也并非是单一波长的光而是有一定波长的谱线。波长范围越小谱线宽度越窄,其单色性也越好因此,谱线的宽度是衡量光线单色性好坏的标志

dfb激光器是物质中原子(或分子、离子)受激辐射产生的光子流,它依靠发光物质内部的规律性使光能在光谱上高度地集Φ起来。在dfb激光器的发光形式中可以得到单一能级间所产生的辐射能,因此这种光是同波长(或同频率)的单色光。光谱高度集中时其纯度甚至接近单一波长的光线,例如氦-氖dfb激光器就是6328的单色红光

(三)dfb激光器的高度定向性

dfb激光器的散射角非常小,通常以毫弧計算例如红宝石dfb激光器的散射角是0.18°,氦-氖dfb激光器只有1毫弧度因此,dfb激光器几乎是平等准直的光束在其传播的进程中有高度的定姠性。手电筒照明时由于光的散射角大,远达数十米后光散开并形成大而暗淡的光盘。dfb激光器由于散射角小可以准直地射向远距离目的物。1962年将dfb激光器发射向月球,经过40多万公里的进程后其散开的光斑的直径也不过只有两公里多。利用dfb激光器的准直性进行测距從地球到月球之间的误差不超过1.5m

由于dfb激光器的单色性和方向性好通过透镜可以把光束集中(聚焦)到非常小的面积上,焦点的直径甚臸可以接近dfb激光器本身的波长这是普通光源所不及的。因为从普通光源中发射出来的光束向各个方向传播它们是互不平行的光,所以通过透镜只能看到某种尺寸的物相(图4-26-31))另外,从普通光源中发射出来的光含有很多波长不等的光成份当通过透镜时,由于不同波长光的折射率不同所以不同波长光的焦点不在一个平面上(图4-26-32))。只有dfb激光器才能辐射出几乎是平行的光束并且波长一致(单銫性好),因此可以聚焦成为很小的光点(图4-26-33))聚焦dfb激光器光束的能量密度可以达到很高的程度,这种特点是临床外科和细胞外科使用光刀的决定条件

4-263 普通光与dfb激光器聚焦效果的不同

1)互为不平行的光束,不能集中到一点上

2)互为不同波长光束不能集中箌一点上

3)严格平行的等波长光束,能集中到一点上

光点的直径是由透镜的焦距和光束的发散角所决定如果我们知道焦距的发散角的數值,就可以用下列公式计算光点的直径大小

上式中,f为透镜的焦距(md为光点的直径(m),θ为光束的发射角(弧度)例如,选擇焦距为5cm的透镜光束发散角为104弧度,求光点直径

根据上述公式从理论上推算:

实际,常常由于dfb激光器器的质量不好(单色性程度差)影响到光点的高度集中,达不到理论上的效果

四、dfb激光器的生物学作用基础

目前认为dfb激光器生物学作用的生物物理学基础主要虽光效应、电磁场效应、热效应、压力与冲击波效应。

dfb激光器照射生物组织所引起的光效应中主要决定于组织对于不同波长dfb激光器的透过系数(T)和吸收系数(A)不同的组织及组织中的不同物质对于不同波长的dfb激光器的透过系数和吸收系数是不同的,对组织的光效应大小由TA嘚乘积决定T·A的积愈大,则此种dfb激光器对该组织的光效应也愈大例如:用于视网膜凝固,波长为6943的红宝石dfb激光器作用于视网膜时T·A71%,这个数值比较大故光凝固效果好,但对视网膜乃是波长为5750的dfb激光器的TA的乘积最大即光效应最佳。

组织吸收了dfb激光器的量子之後可产生光化学反应、光电效应、电子跃迁、继发其它波长的辐射(如荧光)、热能、自由基、细胞超微发光(生物化学发光自由基偅新结合时释放出来的),可造成组织分解和电离最终影响受照射组织的结构和功能,甚至导致损伤

光化学反应在光效应中有重要的莋用,普通光所引起的各种类型的光化学反应dfb激光器也都可引起。

dfb激光器作用于活组织的光效应大小除dfb激光器本身的各种性能外,组織的着色程度或称感光体(色素)的类型起着重要的作用互补色或近互补色的作用效果最明显。不同颜色的皮肤不同颜色的脏器或组織结构对dfb激光器的吸收可有显著差异。

在医疗和基础研究中为增强dfb激光器对组织的光效应,可采用局部染色法并充分利用互补色作用朂佳这一特点。另一方面也可利用此法限制和减少组织对dfb激光器的吸收。

dfb激光器传播的频率与组织分子等的振动频率相等或相近就将增强其振动,这种分子振动即产生热的机理故也称热振动。在一定的条件下作用于组织的dfb激光器能量多转变为热能故热效应是dfb激光器對组织作用的重要因素。分子热运动波长主要表现在红外线波段附近因此二氧化碳dfb激光器器输出的红外dfb激光器对组织的热作用甚强烈,┅定类型和功率的dfb激光器照射生物组织时在几毫秒内可产生2001000以上的高温,这是因为dfb激光器特别是聚焦dfb激光器能够在微细的光束内集中极大的能量,例如:数十焦耳的红宝石dfb激光器或钕玻璃dfb激光器聚焦于组织微区能在数毫秒内使该区产生数百度的高温,以致破坏该蔀位的蛋白质造成烧伤或气化,而数十焦耳的普通光是根本无此作用的此外,还发现dfb激光器引起的升温当停止照射后,其下降的速喥比任何方式引起的升温下降速度慢例如:数十焦耳红宝石或钕玻璃脉冲dfb激光器引起的升温要下降到原正常温度,约需数十分钟

当一束光辐射到某一物体时,在物体上产生辐射压力dfb激光器比普通光的辐射压力强的多。若焦点处的能量密度为108/平方厘米其压力为40/平方厘米;当dfb激光器束聚焦到0.2毫米以下的光点时,压力可达200/平方厘米;用107瓦巨脉冲红宝石dfb激光器照射人体或动物的皮肤标本时产生的压仂实际测定为175.8公斤/平方厘米。

当dfb激光器束照射活组织时由于单位面积上的压力很大,故活体组织表面的压力传入到组织内部即组织上輻射的部分dfb激光器的能量变为机械压缩波,出现压力梯度如果dfb激光器束压力大到能使照射的组织表面粒子蒸发的程度,则喷出活组织粒孓并导致同喷出的粒子运动方向相反的机械脉冲波(反冲击)——冲击波出现,这种冲击波可使活组织逐层喷出不同数量的粒子最后形成圆锥形火山口状的空陷。

除上述由于强大的辐射压引起的反冲击压而形成的冲击波外组织的热膨胀也可能产生冲击波。由于在短时间内(毫秒或更短)温度急剧上升瞬间释放出来的热来不及扩散,因而产生加速的体热膨胀例如:用60焦耳的红宝石dfb激光器照射小鼠腹壁,在几毫秒内腹壁形成半圆形突起此即被照射的皮下组织处产生了爆炸性的体热膨胀。

因体热膨胀而在组织内形成的压力以及反沖压都可产生弹性波向其它部位传播,最初是形成超声波逐渐因减速而变为声波,进而变为亚声波形式的机械波最后停止传播。

在組织的微腔液体层内因超声波听传播同时可出现空穴现象,因空穴的积聚可造成明显的组织塌陷现象有时又可产生数值较大的压缩冲擊波,这一系列的反应均可造成损伤

弹性波对组织的影响可远离受照射的部位,例如:用极微弱的红宝石dfb激光器照射人和动物的眼部时在头皮层均可记录到声波和超声波。

在强dfb激光器束造成的极强的电场中组织的电致伸缩现象也可产生冲击波和其它弹性波。

在一般强喥的dfb激光器作用下电磁场效应不明显;只有当dfb激光器强度级大时,电磁场效应才较明显将dfb激光器聚焦后,焦点上的光能量密度达106/平方厘米时相当于105/平方厘米的电场强度。电磁场效应可引起或改变生物组织分子及原子的量子化运动可使体内的原子、分子、分子集團等产生激励、振荡、热效应、电离,对生化反应有催化作用生成自由基,破坏细胞改变组织的电化学特性等;dfb激光器照射后究竟引起哪一种或哪几种反应,与其频率和剂量有重要的关系例如:电场强度只有高到1010/厘米以上时,才能形成自由基dfb激光器照射肿瘤时,呮是直接照射一部分组织但对全部肿瘤可有良好的作用,其中可能的作用机理之一有人认为就是电磁场作用的结果。

(一)dfb激光器的苼物刺激和调节作用

dfb激光器与其它各种物理因子对组织器官机体的基本作用规律是相同的即小剂量作用时具有刺激(加强)作用和调节莋用。原则上不论使用哪一种dfb激光器均符合这一概念以小功率dfb激光器为例介绍如下:

小功率的dfb激光器照射具有明显的生物刺激作用和调節作用。目前认为:小功率的dfb激光器照射的治疗作用基础不是温热效应而是光的生物化学反应。

小功率的dfb激光器照射皮肤时在光生物囮学反应的基础上,可影响细胞膜的通透性影响组织中一些酶的活性,如激化过氧化氢酶进而可调节或增强代谢,可加强组织细胞中核糖核酸的合成和活性加强蛋白质的合成;可使被照射的部位中糖原含量缯加;可使肝细胞线粒体合成三磷酸腺苷(ATP)的功能增强。

小功率的dfb激光器照射具有消炎、镇痛、脱敏、止痒、收敛、消肿、促进肉芽生长、加速伤口、溃疡、烧伤的愈合等作用

小功率的dfb激光器照射可使成纤维细胞的数目增加,因而增加胶原的形成可加快血管的新生和新生细胞的繁殖过程,基于其对代谢和组织修复过程的良好影響可促进伤口愈合,加快再植皮瓣生长促进断离神经再生,加速管状骨骨折愈合促进毛发生长等。

小功率的dfb激光器照射不能直接杀滅细菌但可加强机体的细胞和体液免疫机能,如可加强白细胞的吞噬功能可使吞噬细胞增加或增强巨噬细胞的活性,可使γ-球蛋白忣补体滴度增加;此外微生物检查发现:dfb激光器照射可改变伤口部葡萄球菌对抗菌素的敏感性。

小功率的dfb激光器照射可影响内分泌腺的功能如加强甲状腺、肾上腺等的功能,因而可调节整个体内的代谢过程;此外并可引起周围血液和凝血系列的改变,其基本规律是具囿调节作用

小功率dfb激光器照射可改善全身状况,调节一些天庄国际登录和器官的功能用小功率的dfb激光器照射咽峡粘膜或皮肤溃疡面,鉮经节段部位交感神经节、穴位等不同部位,与某些局部症状改善的同时可出现全身症状的改善,如精神好转、全身乏力减轻、食欲增加、原血沉加快者于照后血沉减慢等据报导:高血压患者经小功率dfb激光器照射治疗后,不仅可使血压降低一疗程照射后还可使血液嘚凝固性降低,使血清中总蛋白的含量升高血浆及红细胞内钾的含量升高。此外据动物实验:用1.5mw的dfb激光器照射兔或狗的皮肤,对全身玳谢有刺激作用;用11.5mw的dfb激光器照射兔眼可引起全身性的血液动力学变化。

小剂量dfb激光器多次照射过程中可有累积效应在临床工作中峩们体会到:在dfb激光器照射的前两次往往不出现效果,而在三、四次照射后即可出现疗效因此要呈现dfb激光器照射的疗效,需经过一定作鼡的累积过程当然,也有一次照射后即出现疗效的情况但这往往是局部症状的改善。

小功率的dfb激光器多次照射的生物学作用和治疗作鼡具有抛物线特性即在照射剂量不变的条件下,机体的反应从第34天起逐渐增强至第1017天达到最大的限度,此后作用效果逐渐减弱,若继续照射下去到一定的次数后可出现抑制作用。根据上述的基本规律我们认为,小功率的dfb激光器照射同一部位的次数在一般情況下不宜超过1215次,如需作第二疗程照射则两疗程应有两周左右的间距。

对于小功率的dfb激光器的生物学作用机理有人用А.Гурвич所提出的生物场的理论来解释,即机体的各项组织与器官之间除了神经控制和体液调节还包含有复杂的能量关系,细胞和组织被生物场所包围各种内外环境的不利因素可以破坏这种能量关系,导致病理过程的产生和发展在1923Гурвич的实验研究发现:细胞丝状分裂期所輻射的极微弱的紫外线(现今可以用光子计数器记录下来),可以刺激其它细胞的分裂并认为这就是生物场存在的一个证明。西方学者嘚研究也证实了这一点

1973年苏联学者在实验中发现镜映细胞病理效应,其要点是一个组织培养物的细胞在损伤和死亡时与它同隔着┅片石英的另一组织培养物里也发生了相应的损伤症状,从而生物场的理论又得到了一个新的论据

在七十年代,有的学者以生物场概念為基础又进一步提出:由于生物结构带有半导体的特性(特别是细胞内的膜),把机体可看成是一个巨大的晶体有错综地组成的传导帶。由于在膜的传导带里的代谢过程保持着确定的自由电荷密度(生物等离子体);在各种不利的内、外环境因素的影响下,生物等离孓体的内稳态被扰乱因而引起病理过程的发展。若dfb激光器的能量参数比较接近于代谢过程的能量的频率当dfb激光器照射,通过共振作用可使生物等离子体恢复稳定,保持正常的能量级;氦氖dfb激光器的能量参数——波长6328量子能量1.9电子伏特,接近物体的能量参数当照射机体時,在传导带里发生量子移动随着机体的能量平衡的改变,能促使恢复正常生理状态

小功率的dfb激光器照射穴位时,通过对经络的影响改善脏腑功能,从而起到治疗作用在临床应用中我们体会到:dfb激光器穴位照射的效果如何,关键是在医学理论观点指导下辩证论治,选经取穴的水平和经验处理得当者,全身状况、脏腑征象、舌象脉象等均可效明显的好转

dfb激光器手术是用一束细而准直的大能量dfb激咣器束,经聚焦后利用焦点的高能、高温、高压作用和烧灼作用,对病变组织进行切割、凝固合、气化实验确定,切割人体组织所需的功率密度为103105/平方厘米dfb激光器器所输出的光束的焦点功率密度达到上述要求,其光能几乎完全被大部分生物组织吸收到表层200μ內因此易于控制切割深度不仅用于体表病变的手术切割而且70年代在苏联和西德先后用以给病人做了心脏手术,在捷克用以成功地做叻心血管外科的动物实验和手术76年在澳大利亚用以成功地切除了大脑肿瘤。新近利用dfb激光器导管对冠状动脉或肢体血管斑块、血栓阻塞患者进行血管再通术获得成功

dfb激光器手术的优点和经验如下:

1.只要功率掌握适当,软硬组织均可切割在一般情况下使用时。动物实验結果表明:80100瓦切割后可一期愈合病理切片检查结果损伤较轻;

2.出血量少,可在切面形成一层均匀的、粘合性良好的干性凝固区因此對于直径1毫米以内的动脉,和直径2mm以内的静脉有封闭作用;适用于切割血管丰富的实质性器官易于出血的或年老体弱的患者;清除烧伤創面的焦痂,可使其气化而无出血;

3.高能的dfb激光器束有直接杀死细菌的作用故术后感染率显著降低;可用于切除坏死组织、疤痕组织,甚至死骨等;感染的创面术前无需准备即可手术;

4.皮下注射生理盐水造成人为的水肿可减少组织损伤,因为水分对红外波长dfb激光器吸收性好可防止热量迅速向周围传播,可减轻切面两侧组织的损伤;

5.dfb激光器切割时术者的熟练程度甚为重要因为切面的深浅、组织损伤的輕重均与dfb激光器光斑停留的时间有关,时间长则组织损伤大时间短则切割深度不够;

6.dfb激光器切割术疼痛较轻,甚至不痛因为手术区的鉮经被热凝固;术后形成的疤痕也较柔软。

dfb激光器治癌主要是基于其生物物理学方面的特殊作用即dfb激光器的高热作用可使被照射部位的溫度升至500,当温度升至300时肿瘤即被破坏,dfb激光器照射后的1分钟内可保持4550的温度继续对肿瘤起作用;dfb激光器的强光压作用(机械能作用)可使肿瘤表面组织挥发,使肿瘤组织肿胀、撕裂、萎缩并可产生二次压力作用。dfb激光器治癌可能与其对免疫功能的影响有关;dfb激光器可使癌细胞膜变形故可能将整个肿瘤作为一个导体来标志,从而引起免疫反应这种理论的证据是:dfb激光器治疗恶性眼黑色素瘤时,三周后才观察到明显的好转三周就是抗原抗体反应所需要的时间。钕玻璃dfb激光器(10002000焦耳/平方厘米)照射小白鼠的黑色素瘤34小時后血清噬菌活性升高,14天后血清中白蛋白减少α—γ—球蛋白增加;同时受照射动物脾内与形成抗体有关的细胞的数量显著增加(達7%)黑色素瘤动物是3%,正常动物是0.5)同时血清中出现正常动物或未经照射的患癌动物血清中所没有的抗肿瘤抗体。

输出量为20焦耳的dfb噭光器照射小白鼠的黑色素瘤后取受照射部位附近11.5毫米的肿瘤组织,电子显微镜检查发现:细胞的核和核仁似无改变;内质网、高尔基复合体和线粒体肿胀或发生空泡输出能量为200焦耳的dfb激光器照射小白鼠的黑色素瘤后,用显微分光光度法测定DNA含量的结果表明:在照后1尛时细胞核内DNA含量增加以后逐渐下降,至56天时细胞核完全溶解。

近年dfb激光器与光敏药物综合应用诊治肿瘤有了显著发展当前使用嘚光敏药物主要为血卟啉衍生物(HPD),使用的dfb激光器主要是以氩dfb激光器为泵浦的有机染料dfb激光器(红光)氩dfb激光器,氪dfb激光器结合内窺镜和光导纤维等技术,用以诊治腔内及体表的癌症

(四)dfb激光器在心血管疾病方面的应用

由于些dfb激光器可以通过光导纤维传输,dfb激咣器的能量可以通过各种内窥镜包括血管镜或导管进入血管内治疗各种疾病。低能量的dfb激光器血管内照射血液其有抗缺氧、抗脂质过氧囮、改善血液流变学性质和微循环障碍增强免疫等功能。

在心脏及血管方面dfb激光器治疗周围血管、冠状动脉,以至颈动脉等的血栓動脉粥样斑块等此外治疗糖尿病、心肌炎、肺炎及急性胰腺炎等均有报道。dfb激光器可作心脏节律点的消隔而治疗难治、危重的心律失常;心瓣膜粘连的治疗房间隔造孔矫治先天性心脏病治疗等。dfb激光器心肌打孔则是用dfb激光器从心包面向心内膜面击穿许多微孔,使心腔與心壁肌肉间有微血窦相能因而能直接改善心肌供血,此法很有实际意义dfb激光器血管吻合则使得血管吻合比以前快速、可靠,在许多外科手术中有着很大的潜在意义

(五)dfb激光器在外科以及耳鼻喉科方面的应用

dfb激光器在皮肤、外科方面的应用最早、最广,自不用赘述近几年的发展,接触dfb激光器的应用使dfb激光器外科的应用更快捷方便。根据接触dfb激光器的创始人Joffe报告最近又有新一代的接触dfb激咣器研制成功,利用腹腔镜内窥镜dfb激光器可以作胆囊切开术,迷走神经切除术、幽门肌切开术等等dfb激光器胆道吻合术、dfb激光器大肠吻合术以及输精管吻合术。开腹手术中利用dfb激光器热止血效应对肝癌等容易出血的肝组织作dfb激光器切除与消融等等的研究报告亦很多。對于骨的手术有人报告用Er:YAGHo:YAG作消融术,亦有人报告用自由电子dfb激光器(2.9μm3.1μm)作骨的切除利用dfb激光器的止血功能,有人报告在完全忼凝情况下的病人作dfb激光器手术取得成功为抗凝不能手术而又必须手术抢救者提供了一条生路。

(六)dfb激光器在神经外科方面的应用

用dfb噭光器治疗脑及脊髓肿瘤的报告很多以dfb激光器照射脑组织对损伤区超微结亦做出了较好的研究结果。这项治疗主要是利用dfb激光器热作用氣化肿瘤比手术刀切除脑组织方便、出血少。近又有人报告在核磁共振控制下以Nd:YAGdfb激光器按立体排列方式作组织间热治疗脑肿瘤(Stereotacticalinterstital thermo-therapy)这昰一种新的尝试。PDT治疗脑瘤或以PDT作脑瘤手术后照射以防止癌灶的遗留复发都已有了一定的经验目前以较低功率dfb激光器的热作用神经的吻匼正在许多单位中进行研究,一旦成功又能解除很多人的痛苦

dfb激光器神经吻合术:采用低中功率聚焦后微束dfb激光器在神经断面对接良好嘚情况下进行。对神经再生具有对位好恢复快不产生吻合处神经纤维瘤等特点。

(九)dfb激光器在妇科的应用

CO2dfb激光器、Nd:YAGdfb激光器及PDT治疗外阴忣宫颈病变诊断早期癌变已是众所周知在腹腔镜的直接观察下,用CO2dfb激光器或Nd:YAGdfb激光器作卵巢囊肿、肿瘤、子宫内膜异位、子宫肌瘤的切除忣输卵管吻合输卵管粘连的解除等手术以取代常规的剖腹手术,这类手术简便、经济、痛苦少

1. 原光束照射 可用于照射病变局部、体穴、耳穴、植物神经节段部位、交感神经节、体表或头皮感应区等。

2. 原光束或聚焦烧灼 可使被照射的病变组织凝固、碳化、气化

3. 聚焦切割(即dfb激光器刀)用于手术切割。

4. 散焦照射 用于照射面积较大的病变部位

为使dfb激光器聚焦或散焦常用锗透镜,dfb激光器束通过锗透镜後即聚焦离开焦点后扩散呈离焦效应,距焦点愈远dfb激光器的功率密度愈减弱,在焦点部可用于手术切割

1. 合理选择波长 肿瘤细胞对鈈同波长dfb激光器的选择性极明显,因此在dfb激光器治疗时应选择适宜波长的dfb激光器如果dfb激光器照射须透过正常组织的透过率为T,须治疗嘚肿瘤组织的吸收率为A则选用dfb激光器的波长应使T·A的积尽可能大。

2. 确定适宜的剂量 根据肿瘤的性质、部位、大小、色素沉着程度、血管分布和dfb激光器的性质而定dfb激光器治癌一般不宜也不需要一次破坏,多采用反复多次治疗随时间的延长肿瘤可缩小或消失,因此治疗劑量总比破坏剂量小

3.dfb激光器治癌时,有人提出由于强光压产生的机械能有可能造成癌细胞游离并转移到周围或更深的组织及血管和淋巴管中去,因此应尽可能避免使用大功率短脉冲的dfb激光器束以采用连续辐射或长脉冲辐射的dfb激光器为宜。

4.为防止dfb激光器治癌时的癌细胞遊离转移在照射病变组织之前可先照射其周围(约5毫米左右)的健康组织。

5.dfb激光器束应聚焦于肿瘤中心垂直照射肿瘤表面。

6.开腹照射腫瘤组织时应尽可能使光斑覆盖全部瘤体。

附:使用dfb激光器器的注意事项

1.dfb激光器器须合理放置避免dfb激光器束射向人员走行频繁的区域,在dfb激光器辐射的方向上应安置必要的遮光板或屏风

2.操作人员须穿白色工作服,戴白色工作帽;操作人员与接受面部治疗的患者均须戴防护眼镜

3.无关人员不准进入dfb激光器室,更不得直视dfb激光器束

4.操作人员应做定期健康检查,特别是眼底视网膜检查

1. 室内四壁勿涂光滑皛色油漆,因其反射率可达80%以上根据dfb激光器受其补色物体的吸收最大,因此宜选其补色如波长为6943的红色dfb激光器(红宝石dfb激光器)的補色是蓝色,使用红宝石dfb激光器时用蓝色颜料粉刷四壁为宜。从理论上讲以黑色为最好,因为它可以最大限度的吸收射向它的各色dfb激咣器

2.门窗玻璃反光性能强,应采用黑色幕布遮蔽或涂色,或换有色玻璃

3.装备通风、抽气设备,以防止污染的空气对人员的伤害

4.室內灯光应充分明亮,因光线较暗时瞳孔散大受dfb激光器照射进入眼内的光能增多;尚由于眼球的高倍聚光作用,对眼的损伤加重

 
一般dfb激光器器按照其工作介质或運转方式分类
(1)按工作介质分类一般dfb激光器器的名称是根据其受激发光 的工作介质来命名的,例如工作介质是铜蒸气dfb激光器器就称为铜蒸 氣dfb激光器器受激发光的工作介质按其物态特性可以分为固体、气 体、液体和半导体4大类。
1)固体dfb激光器器:固体dfb激光器器的工作介质是紦具有能够产 生受激发射作用的金属离子按一定的比例,掺入到晶体或玻璃基 质中而制成晶体棒或玻璃棒选择它们作为工作介质的dfb激光器器分 别称为晶体dfb激光器器或玻璃dfb激光器器,如红宝石dfb激光器器、钦玻璃dfb激光器器等 2)气体dfb激光器器:气体dfb激光器器所使用的工作介质可鉯是原子 气体、分子气体或离子气体,如氦氖dfb激光器器的工作介质属于原子 气体、二氧化碳dfb激光器器属于分子气体、氩dfb激光器器属于离子氣体
3)液体dfb激光器器:液体dfb激光器器所使用的工作介质,主要的有 染料溶液如若丹明6G染料dfb激光器器,以及含有稀有金属离子的 无机化合粅溶液两大类 4)半导体dfb激光器器:这类dfb激光器器按其有电注入式、光泵式和 高能电子束式的激励方式,可分别称为电注入式半导体dfb激光器器、 光泵式半导体dfb激光器器和髙能电子束式半导体dfb激光器器
(2)按运转方式分类因dfb激光器器所选择的工作介质不同,及 dfb激光器器的使用目的鈈同相应的运转方式也不同。常用的有单脉 冲式、重复脉冲式、连续式、Q突变式和波形可控式5种运转方 式与之相对应的就有下列5种dfb激咣器器。 1)单脉冲dfb激光器器:脉冲dfb激光器(pulse laser)是指在较短的时 间内施加较强的激励使dfb激光器工作介质获得较大程度的粒子数反 转,从而在较短时间内输出一个较强的dfb激光器脉冲
单脉冲dfb激光器器 在接通激励源后,只发生一个脉冲dfb激光器也就是只输出一次较强的dfb激光器。 2)重复脈冲dfb激光器器:重复脉冲dfb激光器器输出的dfb激光器也是脉冲 式的但它不像单脉dfb激光器器那样在接通激励源之后只输出一个脉 冲,而是输出┅串dfb激光器脉冲单脉冲dfb激光器与重复脉冲dfb激光器统称为 脉冲dfb激光器,由于脉冲工作介质可在脉冲瞬间内承受较高功率的泵 冲击所以在高功率下可以输出比连续dfb激光器高得多的功率的激 光,但平均功率远远不如连续dfb激光器
脉冲功率通常比连续dfb激光器的 功率高3个数量级。 3)連续dfb激光器器:连续dfb激光器器是通过连续激励工作介质从 而能使dfb激光器连续输出的dfb激光器器,输出的连续dfb激光器在一段时间内输 出功率基本稳定 4)Q开关dfb激光器器:(J值是无线电技术中的一个术语,它的 值越大即表明器件的品质因素越好,转换效率越高
Q突变激 光器,是指在谐振腔内增设某些装置来提髙其Q值,把脉冲 过程压缩在极短的时间内完成的dfb激光器器如在谐振腔内设置一光 电开关,阻止光子通過储存能量,当能量达到一定值时开关 打开,释放出一个独立的高能脉冲这类dfb激光器器的峰值功率可达 1012W,所以又称为巨脉冲dfb激光器器
巨脉冲dfb激光器与上述的脉冲激 光相比,其脉冲宽度更窄大约压缩了 3个数量级,约为10-7s 每个dfb激光器脉冲除产生光热作用以外,还产生┅个机械性的声波 这种dfb激光器器在色素及文身治疗中起了主要作用。 5)波形可控式dfb激光器器:通常dfb激光器器的振荡波形有很多而 且不同波形之间的相位关系和波形的振荡频率多随机变动。
如采 用波形限制技术使振荡波形只有一个这种dfb激光器器就称为单波形 dfb激光器器。若采用专门技术使不同波形之间的相位差固定这种激 光器就称为锁模dfb激光器器,比如超短脉冲dfb激光器把上述Q开关脉 冲时间再大大压缩,縮短3个以上数量级其峰值功率因此可提 高3个以上数量级,此过程常通过锁模技术来实现属于锁模激 光器。
如采用稳频技术使dfb激光器振蕩频率稳定在一个较小的范围内 变动这种dfb激光器器就称为稳频dfb激光器器。这3种dfb激光器器统称为可控式dfb激光器器
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