1、激光在醫(yī)學上的應用分為兩大類：激光診斷與激光治療，前者是以激光作為信息載體，后者則以激光作為能量載體。多年來，激光技術(shù)已成為臨床治療的有效手段，也成為發(fā)展醫(yī)學診斷的關(guān)鍵技術(shù)。它解決了醫(yī)學中的許多難題，為醫(yī)學的發(fā)展做出了貢獻?，F(xiàn)在，在基礎研究、新技術(shù)開發(fā)以及新設備研制和生產(chǎn)等諸多方面都保持持續(xù)的、強勁的發(fā)展勢頭。當前激光醫(yī)學的出色應用研究主要表現(xiàn)在以下方面：光動力療法治癌；激光治療心血管疾??；準分子激光角膜成形術(shù)；激光治療前列腺良性增生；

2、激光美容術(shù)；激光纖維內(nèi)窺鏡手術(shù)；激光腹腔鏡手術(shù)；激光胸腔鏡手術(shù)；激光關(guān)節(jié)鏡手術(shù)；激光碎石術(shù)；激光外科手術(shù)；激光在吻合術(shù)上的應用；激光在口腔、頜面外科及牙科方面的應用；弱激光療法等。,第十二章 激光在醫(yī)學中的應用,1、臨床上激光的用途不外乎切割、分離；汽化、融解；燒灼、止血；凝固、封閉；壓電碎石；局部照射等，這些治療種類就是利用激光對生物體的光熱作用、壓電作用和光化學作用。,一、 激光臨床治療的種類與現(xiàn)狀,2、 激光在焦平面上的光點最小，

3、激光能量最集中。激光束經(jīng)聚焦后形成極小的光點，由于能量或功率的高度集中，人們把它當作手術(shù)刀用來切割組織。激光的高溫還起了殺菌的作用。,3、高功率輸出的二氧化碳激光，光點具有200攝氏度以上的高溫和一定的壓強，不但能熔融而且具有極強的穿透破壞作用。激光的光點聚焦后異常細小的組織可以極精確地消除。,4.激光經(jīng)過聚焦后會產(chǎn)生極大的功率密度，是一種很好的燒灼工具。,5.激光止血效果也很令人滿意，激光止血方法比目前所應用的電烙法快60倍，失血量大

4、大減少。,6.激光是非?？煽康酿ぶぞ?，眼科利用激光凝結(jié)視網(wǎng)膜剝離癥和眼內(nèi)封閉止血已經(jīng)有幾十年的歷史。,第一節(jié) 激光臨床應用,激光治療是適當?shù)卣{(diào)整照射條件,在不損壞正常組織的情況下,有選擇地破壞病變組織的治療方法。痔的種類和部位（深度）不同時，激光照射條件也大不一樣，因此治療前準確地進行診斷是很重要的問題。下圖所示為皮膚組織。,二、 激光在皮膚科及整形外科領域中的應用,皮膚的斷面構(gòu)造示意圖,1.、眼底治療,三、 激光在眼科中的應用,眼的

5、構(gòu)造,眼睛中光的聚光特性示意圖,激光眼科手術(shù)原理,激光眼科手術(shù),2、近視治療中的應用,激光角膜手術(shù)的示意圖,治療近視是利用燒蝕對角膜表面進行精密加工，控制折光率（矯正）的過程。如圖所示為采用激光角膜手術(shù)的示意圖。,目前近視矯正有對角膜表面進行二維切削手術(shù)使其曲率半徑增大（作成平坦的）的PRK（photorefractive keratectomy）方法和將角膜表面放射狀切開的RK(radial keratotomy)方法兩種。但目前以副

6、作用小的PRK方法為主流。光源一般采用能得到高質(zhì)量燒蝕表面的193nmArF準分子激光器。,1、1986年首先報道了激光前列腺切除術(shù)，但真正廣泛的應用是在1990年后角度光導纖維的發(fā)明后。自此，各種光導纖維和激光設備都被嘗試用來進行此項手術(shù)。最常用的激光是Nd：YAG激光，當然其他激光如KTP:YAG激光、半導體二極管激光和最近的Ho：YAG激光都可用來治療BPH。,四、激光在泌尿外科中的應用,2.有以下三種技術(shù)用來切除前列腺,（1）經(jīng)

7、尿道激光誘導的前列腺切除術(shù)（Transurethral laser-induced prostatectomy,TULIP）,（2）直視下激光前列腺消融術(shù)（Visual laser ablation of the prostate,VLAP）,（3）間質(zhì)內(nèi)凝固（Interstitial coagulation ,ILC）,該方法使用特殊的光導纖維，能夠反復、直接地刺入前列腺，照射后能夠產(chǎn)生大范圍的凝固性的壞死及其后的萎縮，而且組織不會發(fā)

8、生腐爛現(xiàn)象,使用側(cè)面發(fā)射光導纖維，以造成有效的凝固性壞死和組織汽化。Nd：YAG激光通過幾種不同的光導纖維傳送均有報道。UrolaseTM是目前使用和評價最多的非接觸性纖維，它能夠在預先設定的點上通過照射造成組織的凝固。,該系統(tǒng)包括經(jīng)尿道進入的激光探針(偏屈的光束可以達到90°)，一個7.5MHz適時超聲換能器以及一個Nd：YAG激光發(fā)生器。,目前，激光在耳鼻喉科領域的研究，主要包括兩個方面：內(nèi)耳耳蝸方面的顯微外科和氣管激光手

9、術(shù)。,五、激光在耳鼻喉科中的應用,1、在影像學設施的導引下，通過經(jīng)皮穿刺針將置于其內(nèi)的光導纖維送到實質(zhì)性器官的病損中心，并通過此設備傳導激光。本治療方法成功的關(guān)鍵在于將光導纖維放置到正確的部位，恰到好處地將治療的部位和所使用激光造成壞死的程度進行嚴格匹配，并確認正常和不正常的區(qū)域都能夠安全地愈合。所以整個過程取決于顯像。,六、最新的技術(shù)－間質(zhì)激光光凝術(shù),2、乳房癌是一種潛在的應用領域。最吸引人的是，對于小的乳房癌使用間質(zhì)激光光凝技術(shù)可以

10、取代腫塊切除術(shù)，這樣不會留下疤痕或者外觀畸形，同時因為方法簡單，可以作為門診手術(shù)在局麻下進行。,3、間質(zhì)激光光凝術(shù)主要應用于任何實質(zhì)性器官的明確定性的病損，而且該技術(shù)可以被良好地定位，對于周圍正常組織也沒有任何不良損害。,,,,2.使用的光敏感性物質(zhì)有血卟啉衍生物（HpD），如圖所示，它在紫外域上具有稱為Soret帶的強的吸收帶，又在可見域中具有稱為Q帶的弱的吸收帶。,光敏感物質(zhì)(血卟啉衍生物（HpD）的吸收光譜,七、光動力學治療,1.

11、某些光敏感性物質(zhì)具有腫瘤親和性，因此給癌癥患者靜脈注射這種光敏感性物質(zhì)，經(jīng)一定時間后，在病變部位照射激光。可以有選擇地破壞癌癥細胞，這種方法稱為光動力治療（PDT:photodynamic therapy）或光化學治療,光動力治療的反應機制的示意圖,激光手術(shù)刀,將激光光束能量集中在一塊微小區(qū)域，可產(chǎn)生高熱，能切割金屬或割除身體上的痣、息肉、腫瘤等,激光針灸,以激光光束取代傳統(tǒng)金屬刺針，插入穴位可治療疾病、疼痛等 激光光照

12、射人體皮膚后，經(jīng)由電磁效應或光化學作用，會刺激淺層皮膚內(nèi)種種生理及代謝反應，例如血管擴張、去氧核糖核酸（DNA）合成增加、膠原組織增生、免疫功能增進等,激光美容治療是利用激光的選擇性吸收原理. 研究表明,針對不同的色素性病變組織,只要選擇合適的激光能量、照射時間、功率密度等參數(shù)都可以使病變組織達到有效的治療效果. 激光美容目前的焦點集中在色素性病變、血管性病變、除皺、減肥及激光脫毛等. 其中,治療色素性病變需用短脈沖激光器,治療血管性病

13、變需用長脈沖激光器,除皺則需用超短脈沖CO2 激光器,減肥須使用半導體激光器. 由于激光美容具有非侵害性、術(shù)后恢復快、效果好等特點,目前正逐漸被人們所接受.,激光美容,一、激光生物光譜,基本原理：激光吸收光譜,應用實例：,代謝功能測量，熒光光譜診斷病變,二、光學CT（Optical Computed Tomography),光學計算機斷層掃描技術(shù),三、激光共焦顯微鏡,OCT（Optical Coherence Tomography)技

14、術(shù)，光學相干層析術(shù),第二節(jié) 激光在生物體檢測及診斷中的應用,激光全息診斷,以往的CT 或MR 檢查只能獲得有關(guān)人體某一部位的二維圖像,既使使用標準軟件使之變成三維透視圖,也要受平面顯示的限制. 但采用激光全息技術(shù)則可將所有數(shù)據(jù)都顯示出來,使之變成三維圖像. 將CT 或MR片投影到離全息片一定距離的屏幕上,第一片被投影時,用Nd:YAG 激光器照射,將全息圖記錄在膠片上. 然后,將屏幕移動一定距離,再將第二片投影產(chǎn)生的全息圖疊加在第一個全

15、息圖上,多次重復疊加,就相當于在同一底片上進行多次曝光,這樣,全息圖可將深度和曝光強度的信息也包括在內(nèi),一個全息圖有時需要曝光200 多次. 三維全息照片得到之后,再通過激光照射就可得到一個三維全息立體圖像。,激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應用,The techniques and application of Confocal Laser Scanning Microscopy,,一、激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),人眼分辨率：0

16、.2mm光學顯微鏡分辨率：0.25μm電子顯微鏡分辨率：0.2nm共焦顯微鏡分辨率：0.18μm,二、原理:,Confocal 利用放置在光源后的照明針孔和放置在檢測器前的探測針孔實現(xiàn)點照明和點探測，來自光源的光通過照明針孔發(fā)射出的光聚焦在樣品焦平面的某個點上，該點所發(fā)射的熒光成像在探測針孔上，該點以外的任何發(fā)射光均被探測針孔阻擋。照明針孔與探測針孔對被照射點或被探測點來說是共軛的，因此被探測點即共焦點，被探測點所在的平面

17、即共焦平面。計算機以像點的方式將被探測點顯示在計算機屏幕上，為了產(chǎn)生一幅完整的圖像，由光路中的掃描系統(tǒng)在樣品焦平面上掃描，從而產(chǎn)生一幅完整的共焦圖像。只要載物臺沿著Z軸上下移動，將樣品新的一個層面移動到共焦平面上，樣品的新層面又成像在顯示器上，隨著Z軸的不斷移動，就可得到樣品不同層面連續(xù)的光切圖像 。,激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),Confocal Principle,每一幅焦平面圖像實際上是標本的光學橫切面，

18、這個光學橫短面總是有一定厚度的，又稱為光學薄片。由于焦點處的光強遠大于非焦點處的光強，而且非焦平面光被針孔濾去，因此共聚焦系統(tǒng)的景深近似為零，沿Z軸方向的掃描可以實現(xiàn)光學斷層掃描，形成待觀察樣品聚焦光斑處二維的光學切片。把X-Y平面（焦平面）掃描與Z軸（光軸）掃描相結(jié)合，通過累加連續(xù)層次的二維圖像，經(jīng)過專門的計算機軟件處理，可以獲得樣品的三維圖像。,三、共焦顯微鏡與傳統(tǒng)顯微鏡的區(qū)別,1、抑制圖像的模糊，獲得清晰的圖像,2、具有更高的軸向

19、分辨率，并可獲取連續(xù)光學切片,3、增加側(cè)向分辨率,（1）,（2）,（3）,4、由于點對點掃描去除了雜散光的影響,（4）,四、激光掃描共焦顯微鏡的設計特點:,1、點照明2、具有照明pinhole和探測pinhole3、照明pinhole和探測pinhole共軛(共焦), 共焦點 即被探測點，被探測點所在的平面為共焦平面4、具有掃描系統(tǒng)—— 逐點掃描成像 5、具有多個（四個） 熒光通道，可同時探測多個被標記物,五、激光器

20、 Ar激光器: 458nm, 476nm, 488nm, 514nm GreNe : 543nm; HeNe: 633nm Ar激光器(UV): 361nm,六、激光掃描共焦顯微鏡應用,1、定位、定量（1）、免疫熒光標記（單標、雙標或三 標）的定位、定量：如：細胞膜受體或抗原的分布，微絲、微管的分布、 兩種或三種蛋白的共存與共定位、蛋白與細胞器的共定位、核轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)位和干細胞的增值、分化（2）、細胞凋亡: Anne

21、xinV-fitc + PI 末端原位雜交-fitc + PI（3）、熒光原位雜交： 染色體基因定位,2、動態(tài)測量（1）、 活細胞或組織內(nèi)游離Ca2+分布和濃度的變化測量(Mg2+ 、Zn+ 、Na+ 、K+)（2）自由基的檢測（3）藥物進入細胞的動態(tài)過程、定位分布及定量 （4）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)位,（5）活細胞內(nèi)H+濃度（ pH值）的測量（6）線粒體膜電位的測量（7）熒光漂白恢復（F