摘要： 本文介紹了半導體激光器在醫(yī)學中的應用， 以及通過和大多數(shù)的激光器的對比，認為半導體激光器結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶，效率高，能量輸出穩(wěn)定，體積小、重量輕、攜帶運輸方便，且不需高電流或外循環(huán)冷卻水，使半導體激光可用于一些特殊環(huán)境，如：手術室、門診乃至野外。
使用方便關鍵詞：激光器，半導體激光器，半導體激光的實驗及臨床研究，半導體激光在耳鼻咽喉科的應用一、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀激光技術是二十世紀與原子能、半導體及計算機齊名的四項重大發(fā)明之一。
三十多年來， 以激光器為基礎的激光技術在我國得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科學研究等各個領域， 取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益， 對國民經(jīng)濟及社會發(fā)展將發(fā)揮愈來愈重要的作用。
（一）促進科學技術的發(fā)展和進步由于激光具有很好的單色性、相干性、方向性和高能量密度，它已滲透到各個學科領域，形成了新的學科。例如：激光信息存儲與處理、激光材料加工、 激光醫(yī)學及生物學、激光通訊 、激光印刷、激光光譜學、激光化學、 激光分離同位素、激光核聚變、激光檢測與計量及軍 用激光技術等，極大地促進了這些領域的技術進步和前所未有的發(fā)展。
（二）在國民經(jīng)濟中形成新的產(chǎn)業(yè)部門激光產(chǎn)業(yè)正在我國逐步形成，其中包括激光音像、激光通訊、激光加工、 激光醫(yī)療、激光檢測、激光印刷設備及激光全息等，這些產(chǎn)業(yè)正在作為新的經(jīng)濟增長點而引起高度重視。例如，全國已有 380 多家生產(chǎn)激光音像設備（CD、LD、VCD、DVD） ，1996 年在我國已形成年產(chǎn)值 85 億元以上的新產(chǎn)業(yè)，發(fā)展異常迅速。又如，利用激光全息技術開拓了激光模壓全息防偽商標和裝飾業(yè)，也已成為較大規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。
（三）促進醫(yī)療技術進步，提高人民健康水平激光醫(yī)療技術目前已在眼科、外科、內(nèi)科、婦科、耳鼻喉科、心血管科、 皮膚科等領域得到廣泛應用， 激光醫(yī)療設備已進入縣以上的醫(yī)院，這對醫(yī)療技術的進步和提高人民健康水平起著重要作用。
國外激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)《激光集錦》1997 年報導， 世界激光器市場可劃分為三大區(qū)域：美國（包括北美）占 55% ，歐州占 22%，日本及太平洋地區(qū)占 23%。在世界激光市場上日本在光電子技術方面占首位，美國占第二位； 在激光醫(yī)療及激光檢測方面則美國占首位；而在激光材料加工設備方面則是 德國占首位。
一)、美國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀在激光醫(yī)療方面， 美國處于世界領先地位。 激光醫(yī)療設備不僅在美國獲得廣泛應用，而且大量出口，美國的激光醫(yī)療設備由美國食品藥物管理局（FDA） 統(tǒng)一管理， 只有經(jīng)過批準注冊方可使用和生產(chǎn)， 這樣就保證了激光醫(yī)療設備的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性與安全性。據(jù)統(tǒng)計，1986 年美國醫(yī)院進行的 2100 萬例手術中已有 250 萬例使用 CO2激光手術刀，占總手術的 12%，美國全國 2/3 的門診機構(gòu)已擁有激光醫(yī)療設備。在美國新的激光醫(yī)療儀器和醫(yī)療技術不斷出現(xiàn)， 例如， 美國每年有 20-25 萬椎間盤突出病人，其中 10-20%可以用激光進行切除；美國有 1400 萬人希望除去身上的紋身，美國每年診斷有 45 萬例患者有腎結(jié)石，其中 1/3 用內(nèi)窺鏡技術或激光碎石術治療，用準分子激光作角膜刻劃來矯正視力已作了 2 萬多例，1995 年已為美國 FDA批準使用， 預計1996 年可能有 200-300 臺準分子激光器在美國銷售，用于治療近視眼，產(chǎn)值約 8000-12000 萬美元；1995 年又推廣了 CO2 激光美容手術，特別是去掉皮膚皺紋的手術受到歡迎，這兩項手術的推廣導致 1995 年醫(yī)用激光器的收入增加。 這種去掉皮膚皺紋的方法稱為皮膚再光滑激光療法，在美國每次治療的價格從 800 美元到 4500 美元（不包括保險費） ，由此估算出皮膚再光滑的市場規(guī)?？蛇_ 15 億美元，因而吸引了至少 8 家公司為皮膚再光滑激光療法推出 CO2 激光系統(tǒng)。據(jù)預測第一代軟組織的激光牙科機在九十年代初期銷售可達幾千臺，銷售額 0.9 億美元， 第二代硬組織激光牙科機可能替代大部分的機械牙鉆市場。
二)、日本激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀八十年代初，日本產(chǎn)業(yè)界積極采用激光加工，并逐步擴大到焊接、釬焊。 統(tǒng)計表明，日本占當今世界上工業(yè)用激光設備的 30%左右， 激光加工是日本重要的基礎制造技術之一。日本現(xiàn)用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和 Nd：YAG 激光器，少量準分子激光器也已使用，而新開發(fā)的氣體激光器有波長 10.6微米二氧化碳激光器、 波長 5 微米一氧化碳激光器、 波長 1.3 微米的碘激光器及二極管激勵固體激光器的紫外準分子激光器等。 現(xiàn)在的二氧化碳激光器功率多為500W，而理論上可高達 100KW，近期報導已達到 20kW。且其功率越大，效果越好， 故日本對二氧化碳激光器開發(fā)研究寄以期望。日本利用激光治療癌癥十分積極，主要是 Ar 激光激勵、閃光燈激勵、準分子激勵的染料激光器。 隨著光纖技術的發(fā)展， 它們是非切開治療體腔內(nèi)癌的劃時代的新手段，還能治療血管狹窄、閉塞、給心臟外科帶來革命。光纖腹腔鏡已順利走上應用軌道， 不動手術的腹腔內(nèi)疾患激光治療法， 對高齡人口結(jié)構(gòu)的日本具有重要的、現(xiàn)實的意義。準分子的紫外光束有良好的光化學效應，適宜于非熱性切開、切除、并能抑止紅外光束所常見的切開部的熱變性和炭化， 一部分 ArF 激光器 （角臘在 193nm附近有吸收帶）適用于角膜切開，進行眼科近視治療的角膜手術，但能否保持治療效果仍有疑問。ArF 激光有優(yōu)秀的骨切開功能，在整形外科中大有用武之地。日本防衛(wèi)醫(yī)科大學最近在臨床試用準分子激光清除嚴重燒傷（死）皮膚組織， 時間短、痛苦少，并能有選擇地控制照射，無紫外線過量而致癌之憂的新技術。波長 780-830nm，功率 10-1200mW 的 GaAlAs 激光器用眼科白內(nèi)障、眼瞼異常治療、外科皮膚肌肉切開、神經(jīng)科神經(jīng)纖維伸長抑制、循環(huán)系的血流、皮膚溫度控制、減輕疼痛等。不久的將來，半導體激光激勵小型激光器一旦實現(xiàn)，激光醫(yī)療應用將會出現(xiàn)飛躍。 自由電子激光器將是今后醫(yī)療領域的臺柱，是未來醫(yī)用激光設備的代表。激光醫(yī)療的主要課題是治癌，并為治療艾滋病、疑難怪癥帶來福音。
三）、作用原理生物組織吸收激光能量后，將其光能轉(zhuǎn)變成熱能的過程，稱為光熱作用。 因熱反應所致的局部組織效應程度不同而又有熱凝固、汽化、 穿孔和切割等一系列熱效應，臨床上，常根據(jù)不同治療目的選用其中一種。影響局部組織熱效應強弱的因素很多， 但主要因素是激光器功率的高低， 受照組織對相應波長的激光能量吸收率的大小和激光持續(xù)作用的時間長短。 半導體激光作為新一代光刀已進入臨床實用化。由于其波長不同于常用激光，理論上，其醫(yī)用光劑量也不能沿用諸如CO2，Nd：YAG 等激光常規(guī)劑量，而應在開啟前進行功率預置。因此，根據(jù)不同需要選擇功率預置水平， 對于安全和高效地使用激光器、 防止意外事故具有重要作用。 激光的功率預置除了需要根據(jù)組織類型和操作環(huán)境選擇外，術者對激光操作的熟練程度和手術速度等也是很重要的影響因素 。
另外采用半導體激光接觸式治療方式， 激光能量經(jīng)傳輸系統(tǒng)至激光探頭， 一部分能量被特制探頭吸收，用來汽化切割組織；另一部分能量從探頭透出，主要起凝固止血作用。這樣一定比例的能量分配使汽化切割和凝固止血得以同時進行， 既加快了汽化切割速度又避免了術中出血；同時該波長激光穿透深度適宜(0.5 cm)，不易損傷周圍組織。
（一） 、半導體激光的實驗及臨床研究Takeda首先于 1988 年用低能量半導體激光在老鼠涎腺上進行實驗性研究， 證實導管上皮細胞的有絲分裂在激光照射 1 h 和 24 h 之間并沒有非典型的增加， 且導管上皮細胞有絲分裂多數(shù)出現(xiàn)顆粒狀， 少數(shù)是紋狀， 更少數(shù)部分是棒狀，同時也應注意性質(zhì)不同的低功率激光對涎腺上皮的影響也不同。Emoto對10 只(20 眼)兔和 24 例(40 眼)閉角型青光眼患者行半導體激光虹膜切開術，證實虹膜切開較為容易，選擇能量為 1 000 mW，光斑直徑 75 μm，持續(xù)時間 0.05 s，有利于虹膜造孔，且角膜內(nèi)皮損傷小，較其它激光具有明顯優(yōu)越性。Milokhova等對臨床 242 例牙髓炎和牙周炎患者應用半導體激光進行治療，證實不同功率的半導體激光治療各種不同類型的牙髓炎和牙周炎是有效的， 并且能減少其疼痛和腫脹。Kucharska 等應用半導體激光對 205 例骨關節(jié)疾病患者進行治療， 證實能減輕骨關節(jié)疼痛綜合征， 減少骨連接的退行性改變， 減輕疼痛和水腫。國內(nèi)孫愛達等對 36 例婦科患者在局麻下應用半導體激光進行腹腔手術， 手術安全成功，無并發(fā)癥，說明半導體激光治療具有安全有效、易于操作的優(yōu)點。同時半導體激光能量經(jīng)可屈光纖傳輸?shù)郊す馓筋^，一部分能量被特制的探頭吸收，用于汽化切割組織，另一部分能量從探頭透出起凝固止血作用，汽化和凝固同時進行，避免了出血。
（二） 、半導體激光在耳鼻咽喉科的應用Wang 等在實驗中采用“郵票”粘膜移植、染料蛋白激光焊接術，解決了氣道內(nèi)移植物固定的難題。并證實 810 nm 半導體激光較其它醫(yī)療激光穿透力強，無毒藍綠染料能降低激光能閾，與白蛋白混合可增強組織粘合強度，減少熱損傷， 藍綠染料白蛋白半導體激光焊接“郵票”粘膜技術為經(jīng)內(nèi)窺鏡治療喉氣管狹窄開辟了前景。國內(nèi)金曉杰等運用低功率半導體激光連續(xù)輻射焊接吻合豚鼠切斷的面神經(jīng)并與臨床常用的端端縫合三針比較，觀察吻合后 4 周、6 周和 8周時面神經(jīng)肌電的變化， 以及掃描電鏡及透射電鏡下面神經(jīng)形態(tài)情況。結(jié)果顯示在 4 周時， 縫合三針的動物面神經(jīng)損傷較激光焊接者嚴重， 面神經(jīng)功能恢復明顯緩慢，提示用半導體激光面神經(jīng)吻合方法是可行的。半導體激光是新一代的激光，已廣泛應用于臨床 ，但耳鼻咽喉科領域仍應用不多。王斌全等采用高效率半導體激光治療鼻咽部閉鎖 3 例，經(jīng)隨訪后療效滿意。張寶泉等用 DIOMED 半導體激光治療 204 例阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征，取得良好效果；并證實 DIOMED 半導體激光手術中出血少，且有多種探頭的光導纖維， 既可完成切割功能又可完成深部內(nèi)照射，使用一機即可完成手術。王玉英等用半導體激光治療儀治療 10 例變應性鼻炎，方法是采用大光腔半導體激光治療儀，輸出功率連續(xù)可調(diào)，平均功率 5 mW，分別取雙鼻翼及雙迎香穴，每穴 5 min，結(jié)果證實半導體激光治療見效快，療效可靠，方法簡便，無痛苦，患者樂于接受，值得推廣應用。
總之激光治療的優(yōu)點：
①組織損傷小，手術用時短，很少甚至不出血。
②術后痊愈所需時間較常規(guī)方法短，引起的炎癥和不適也比常規(guī)方法小。
③術中視野清晰，患者痛苦小，和傳統(tǒng)手術比較，手術技術操作容易。
④由于對局部組織刺激輕，減少了術后粘連和肉芽組織增生。四、結(jié)論綜上所述，半導體激光以其穿透力強、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、效率高、空氣冷卻、無毒無害等特點顯示了客觀實用性，但某些性能還不夠理想，如：光斑不均勻及血紅蛋白吸收率低等。由于半導體激光體積小、重量輕、攜帶運輸方便，且不需高電流或外循環(huán)冷卻水， 使半導體激光可用于一些特殊環(huán)境， 如： 手術室、門診乃至野外，使用方便 。目前我們在電視纖維喉鏡的引導下，將半導體激光應用于喉部疾病的治療中， 療效滿意， 相信它在耳鼻咽喉科及其它領域中將發(fā)揮更大作用。
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