論文導讀：激光-組織相互作用激光照射皮膚后,首先是激光束對組織的作用和組織光束的反作用。這種作用與反作用的結果表現為光的反射、吸收、散射和透射。本文選自《中國醫(yī)藥科學》。《中國醫(yī)藥科學》是中華人民共和國衛(wèi)生部主管，海峽兩岸醫(yī)藥衛(wèi)生交流協會與二十一世紀聯合創(chuàng)新(北京)醫(yī)藥科學研究院主辦的國家級綜合性醫(yī)藥專業(yè)學術期刊，全國人大副委員長桑國衛(wèi)為本刊親筆題寫了刊名并擔任名譽總編。《中國醫(yī)學科學》立足醫(yī)藥科研、教育和臨床研究前沿，面向海內外醫(yī)藥衛(wèi)生界及相關行業(yè)，及時、準確地宣傳我國發(fā)展醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的政策與法規(guī)，客觀、全面地報道醫(yī)藥衛(wèi)生科研進展和行業(yè)發(fā)展動態(tài)，積極、快速地發(fā)布國內廣大醫(yī)藥衛(wèi)生工作者的新思路、新理論、新觀點、新發(fā)現、新技術、新成果、新方法、新措施、新經驗等原創(chuàng)論文，全方位、高密度、大容量地傳遞醫(yī)藥科研資訊，廣泛而深入地促進中外醫(yī)藥學術交流。

　　關鍵詞：激光燈生物效應,激光技術,中國醫(yī)藥科學

　　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,皮膚對不同波長的激光其反射率也不同,這是因為體表部位不同,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,但在激光防護中具有意義。

　　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部;由于沒有被組織吸收,故對組織不起任何作用。

　　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,成為激光手術的治療基礎。

　　激光的生物效應激光對組織的生物學效應,構成了激光在醫(yī)學上應用的基礎。

　　1、熱效應是指組織吸收激光的光能后,轉化為熱能,導致組織溫度的上升,存在溫度-時間關系。激光誘發(fā)的光熱效應包括溫熱(相當于熱敷,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,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構優(yōu)先吸收,從而產生熱效應。一旦熱產生后,會向周圍鄰近組織彌散傳遞,這一過程稱為熱弛豫,熱弛豫時間(thermalrelaocationtime)是指色基溫度降低一半所需要的時間。激光照射后,組織的熱效應和不斷冷卻之間的競爭,決定了靶目標的熱效應是怎樣進行的。要取得選擇性光熱作用效應,必須具備3個基本條件:①激光的波長要適合,能勢透入到皮膚的激光被理想的靶目標優(yōu)先吸收,并能達到靶病變所在位置。②激光的照射時間必須短于或等于靶目標的熱弛豫時間。③引起靶目標達到損傷溫度足夠的能量密度。當滿足了3個基本條件后,便可獲得對數以萬計的顯微靶目標達到損傷,而無須對每一個細小目標進性逐一的激光照射。現代激光機的開發(fā)、應用與發(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、壓強效應包括光致壓強(可忽略)、熱致壓強(氣化壓、超聲壓)、電磁場所致仲縮壓等。主要由脈沖激光產生,激光能量轉換成聲能,屬機械能,產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,該效應通過調節(jié)峰值功率、脈寬、脈沖強度及激光聚焦程度來實現預期的效果,即通過對機械聲波擴散的限制,使機械性損傷局限在靶目標內,從而達到選擇性破壞作用。

　　3、光化學效應當激光的能量被組織吸收并轉化為化學能時,組織間的化學聯結直接被激光光能破壞或激光激發(fā)這些分子進入生物化學活躍狀態(tài),產生受激的原子、分子和自由基,引起相應的化學變化,包括光分解、光氧化、光聚合、光敏異構和光敏化間接作用(光動力學療法)等。這就是激光的光化學效應。激光波長是此效應的決定性因素。通常激光波長>400nm時才可能直接破壞這種分子間的化學鍵,如準分子激光。光化學作用遠可以產生殺菌作用、紅斑效應、色素沉著、維生素D合成等。

　　4、電磁場效應激光的本質是電磁波,有導致強磁場的作用,在細胞水平引起的激勵、振動、熱和自由基效應,從而破壞組織。

　　5、生物刺激效應。

　　6、熒光效應。

　　影響激光生物效應因素激光的生物學效應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的因素主要是激光參數和受照射組織的生物學性質。

　　1、影響激光生物效應的激光參數主要包括激光波長、功率和能量等。(1)波長是指光在一個振動周期內所傳播的距離,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,同時也決定了光在組織中的穿透深度。如血管中的血紅蛋白對波長585nm的光吸收最強,對532nm的光吸收次之,而對600nm以上的光波幾乎沒有吸收。根據靶組織對特定波長激光的吸收特性,臨床上用532nm的綠光對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,而紫外激光作用于人體主要引起的是光化學效應。(2)功率與功率密度功率(P)是指單位時間內激光器輸出的能量(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,它由產生激光的激光系統(tǒng)的特點所決定。功率反映了一定時間內所作的功的大小,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強弱的一個重要參量,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)是指在單位時間(通常為Is的持續(xù)時間)內,于單位面積內傳遞的能量的大小,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。與激光產生生物學效應的強弱有關。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,聚焦光斑和擴散光斑之分,光斑大小對光線是否會發(fā)生匯聚、發(fā)散和彌散以及在光斑范圍內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)激勵激光工作物質,使其不斷地輸出激光。脈沖激光又可分為單脈沖和重復脈沖。(6)激光的模式指諧振腔內出現震蕩的光波波型稱為震蕩模式,一般分為縱模和橫模。

　　2、生物組織性質主要包括機械性質(密度、彈性等),熱性質(比熱、熱容量、熱導率、熱擴散率等),電學性質(阻抗、介電常數、極化率等),光學性質(反射率、透射率、吸收系數、散射系數等),聲學性質(聲阻、聲吸收等),以及諸色素、含水量、血流量、不均勻性、層次結構等生物組織的性質。

　　一、強光技術

　　強光也稱強脈沖光(intensePulsedLightIpt)或脈沖強光,它屬于非相干光,本質上仍屬于普通光,而不是激光。強光的產生原理非常簡單,是以一種強度很高的光源(如氙燈等),經過聚焦和初步濾光后形成一束波長為400～1200nm的強光,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脈沖光,具有高能量,波長相對集中,脈寬可調的特點,強光與激光的比較如表（表略）。與激光類似,同樣可以達到選擇性光熱作用原理進行治療,可概括為以下6個方面(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,強脈沖光源被認同為與激光相似的治療技術得以大量應用和研究。

　　二、二氧化碳激光在皮膚科的應用

　　1、技術參數波長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提高,以輸出功率為30W的CO2激光為例,其到達皮膚組織的溫度達1000℃,焦點處的溫度高達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、氣化等生物學作用。

　　3、適應證淺表性腫瘤,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,基底細胞癌、磷狀細胞癌等。

　　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。調試所需要的激光功率:5～20W的功率,焦點內或焦點外可將損害炭化或氣化。有蒂的損害可用焦點處光源切除治療;如若將光斑擴束功率密度限定在0.3W/cm2,可作為擴束照射治療(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治療。

　　5、治療后反應燒灼治療后即刻出現黑色焦痂,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),而后干燥結痂,10～14天后痂皮脫落愈合。愈合后少數病人會出現萎縮和肥胖性瘢痕,對高出皮面的有紅腫癢痛性瘢痕應及時治療,以防止瘢痕疙瘩的發(fā)生。

　　6、治療評價及不良反應連續(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靶的選擇性較差,因熱傳導造成鄰近組織的損傷導致不良反應的發(fā)生,其中瘢痕是最為常見的,同時也是最主要的不良反應,發(fā)生率與治療面積成正比,與治療部位也有一定關系,如前胸、肩周關節(jié)區(qū)域、下頜區(qū)域、頸部都是好發(fā)部位,術后的護理(主要是防止繼續(xù)感染)和手術操作者技術熟練程度相關,這些對防止不良反應的發(fā)生有著重要意義。其次,色素的異常也是常見的不良反應之一,部分的色素變化是暫時的,可逐漸趨于正常。