激光的生物作用機理及生物效應.doc

激光的生物作用機理及生物效應激光也是一種光，從本質上講它和普通光源如太陽、白熾燈、火焰等所發(fā)出的光沒有什么區(qū)別，因此它具有普通光所具有的性質。由于它是一種電磁波，所以又具有波粒二象性。它遵守反射、折射的定律，在傳播中會出現(xiàn)干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。但是，激光又有著和普通光顯著不同的特點，如它的單色性、相干性、方向性極好，亮度極高等。因此，它與生物體作用時會產(chǎn)生許多特殊的效應，這也是激光可以用來診治疾病的原因之一。激光美容的原理激光也是一種光，從本質上講它和普通光源如 太陽、白熾燈、火焰等所發(fā)出的光沒有什么區(qū)別，因此它具有普通光所具有的性質。由于它是一種電磁波，所以又具有波粒二象性。它遵守反射、折射的定律，在傳 播中會出現(xiàn)干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。但是，激光又有著和普通光顯著不同的特點，如它的單色性、相干性、方向性極好，亮度極高等。因此，它與生物體作用時會 產(chǎn)生許多特殊的效應，這也是激光可以用來診治疾病的原因之一。激光美容的原理是通過組織吸收高能量的激光后所產(chǎn)生的光熱反應，使局部溫度在數(shù)秒內驟然升高到數(shù)百度或更高，組織發(fā)生凝固性壞死，甚至碳 化或汽化，與此同時，由于急劇發(fā)熱，組織的水分突然劇烈喪失，聚焦后，可用以切割或燒灼病變組織。常用于皮膚的激光有二氧化碳激光、紅寶石激光、染料激光 等。激光美容的優(yōu)勢是顯而易見的：操作簡便、省時、可同時止血，對于有些大面積斑、痣無須手術切除，自體植皮，可以起到美容和保留原有皮膚功能的雙重效 果。但是它同其他治療方法一樣，也會有一些副作用，在清除病變組織的同時，對正常組織也有不同程度傷害，最常見的是遺留表淺疤痕、色素減退或沉著斑。激光的生物作用機理及生物效應激光對生物體的作用有五種：熱作用、光化作用、機械作用、電磁場作用和生物刺激作用。激光和生物體相互作用以后所引起生物組織方面的任何 改變都稱為“激光的生物效應”。激光與生物體作用后，不僅會引起生物效應，而且激光本身的參數(shù)（波長、功率、能量等）也可能會改變。由于激光的生物效應是 “五作用”所致，故這“五作用”即為激光生物效應的機理。一、醫(yī)用強激光與弱激光在醫(yī)學上，由于強、弱激光的生物作用機理不同，所以臨床應用時其目的和方法也不同。在醫(yī)學領域里，不以激光本身的物理參量（如功率和能 量）來衡量激光的強弱，而是以它對生物組織作用后產(chǎn)生生物效應的強弱來區(qū)分的。它的定義是：激光照射生物組織后，若直接造成了該生物組織的不可逆損傷，則 此受照表面處的激光稱為強激光；若不會直接造成不可逆損傷者，稱為弱激光。二、激光的作用及其生物效應（一）熱作用低能光量子可致生物組織直接生熱，高能光量 子則需經(jīng)過一些中間過程后才生熱。例如紅外激光光子能量小，被生物組織吸收后增加了生物組織的熱運動，宏觀表現(xiàn)為被照處組織溫度升高，稱為直接生熱?？梢?光和紫外光其光量子能量大，被生物組織吸收后引起生物分子的電子躍遷。當電子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)釋放能量時，才引起熱效應。熱作用的生物效應有以下幾種：1、熱作用對生物組織的影響。有如下幾點：（1）對血液循環(huán)的影響：由于溫熱作用可致使毛細血管擴張，使血流量增加，可改善加熱區(qū)供血和營養(yǎng)。（2）對代謝率的影響：由于人體生化過程對溫度有很大的依賴關系，尤其是酶的催化作用受溫度影響很大，所以激光的熱作用可以促進代謝。（3）熱損傷：組織熱損傷主要是蛋白質變性。蛋白質變性和溫度及輻射時間的關系見（圖6）。一般認為，蛋白質受到短時間輻照而溫度為60攝氏度時，就會產(chǎn)生永久性的變性。60攝氏度熱波進入組織的深度，被定義為熱組織損傷深度。2、熱作用對皮膚的效應：在臨床上，由于激光對皮膚的輻照時間和功率密度不同，會產(chǎn)生各種效應。（二）光化作用習慣上把光輻照化學系統(tǒng)所引起的化學反應叫光化反應。生命物質的活動、生長、繁殖等是靠生化作用將營養(yǎng)物質在酶的幫助下，經(jīng)過化學反應使 之合成、分解成生命活動所需要的物質和能量的結果。激光可以直接引起這種化學反應，激光的這種作用稱為光化作用。激光引起的光化反應主要有以下幾種類型。（三）壓強作用生物組織接受激光照射后，由于光具有波粒二象性，所以當光子和物體碰撞時會產(chǎn)生光壓。又因激光熱效應的繼發(fā)作用而引起汽流的反沖壓、內部的蒸汽壓、熱膨脹超聲壓，以及因強電場的繼發(fā)作用而引起的電致伸縮壓等。（四）強電磁場作用激光和普通光一樣，也是電磁波，所以它對生物組織的作用也就是電磁場對生物組織的作用。對于中、小功率激光的電磁場來說，對生物組織的作 用是無關緊要的，但對很高功率密度的調Q激光或鎖模激光，其功率密度可達，其電場強度高達，它能在生物組織中產(chǎn)生高溫、高壓和高強度，導致生物組織電系統(tǒng) 發(fā)生急劇變化，這是一般光源無法引起的。研究證明，光與生物組織作用時，起作用的僅僅是電場強度。激光的電場強度與其功率密度直接有關。前面舉例的調Q激光和鎖模激光，其電場強 度極高，當這種激光與生物組織作用時，就可能在生物體內產(chǎn)生光學諧振波，發(fā)生電致伸縮，使生物分