（一）激光技術在醫療行業的發展簡史

       激光即由受激輻射的光放大而產生的光（Laser是英語“Light Amplification by stimulated Emission of Radiation”的幾個字首的縮寫）。

       激光技術的發展及大規模應用和原子能、半導體、計算機被并稱為現代最重大的四項科學成果。1949年美國物理學家朗斯（Lyons）首先發現氨分子在振動過程中釋放出頻率為24,000MHz的電磁波，這是波長為1.25cm的微波，因此，人們斷定氨分子的能級之間的能量相差相當于一個波長為1.25cm的光子，或低能級的氨分子吸收了一個1.25cm的波長的光子后被激發到高能級上去。1953年美國物理學家湯斯（Towns）將位于高能級的氨分子分離出來，然后用相應能量的微波光子激勵它們，結果射入的是很少的幾個微波光子，射出的是大批同樣的光子，射出的微波束被放大了許多倍，這就是激光受激輻射的原理。1960年美國物理學家梅曼（Maiman）用這個原理制成了第一臺紅寶石激光器。同年，伊朗籍物理學家賈范(Javan)相繼制作了He-Ne激光器。

激光的獨特性質和發展前景引起了人們的強烈興趣，不久就相繼出現了數百種能發射不同波長相干光的激光器。1964年美國卡斯珀（Kasper）制成了第一臺化學激光器。1966年蘭卡德（Lankard）等人首先制成了有機染料激光器，到目前為止，全世界已生產了幾千種類型的激光器，并研制成了高壓氣體激光器、氣動激光器、高功率化學激光器、準分子激光器，自由電子激光器和X線激光器等新品種。

       激光出現后，很快受到醫學和生物學界的極大重視。1961年扎雷特(Zaret)，以后坎貝爾（Campbell）等人相繼用激光研究視網膜剝離焊接術，并很快用于臨床。目前激光在醫療臨床上除氣化、凝固、燒灼、光刀、焊接、照射等治療應用外，在診斷和基礎理論研究方面出現了許多新技術，如激光熒光顯微檢查，激光微束照射單細胞顯微檢查技術，激光顯微光譜分析，生物全息攝影及細胞或分子水平的激光檢測和微光手術等。激光配合導光纖維的應用對各種體腔內腫瘤及其他疾患的診治，以及結合各種內窺鏡進行激光光敏療法診治腔內腫瘤新技術提供有利手段。利用激光治療(medical laser)心臟疾病和血管內斑塊栓塞，包括冠狀動脈粥樣硬化阻塞后的激光血管再通。

       基于醫用激光的迅速發展，在激光生物醫學領域中形成了一些專門學科，如激光分子生物學，激光細胞學，激光人體生理學，激光診斷學，激光治療(medical laser)學，醫用激光工藝學，激光防護學，分子生物激光工程學等。在診治方面，激光已用于每一臨床學科，應用激光技術診治疾病的新方法將超過傳統的診治方法，激光技術將引起內外科治療的“革命”，激光技術還將更廣泛的應用于發現和治療癌瘤，進行咽喉外科手術以及縫合血管、神經、肌腱和皮膚，治療動脈硬化斑、血管栓塞和內科、皮膚科等的許多疾病。

（二）常用于激光醫療(medical laser)的激光器介紹

強脈沖光皮膚治療系統
       強脈沖光系統嚴格來說不是一種激光器系統，應該屬于一種強光源系統，采用專利的強脈沖光技術，輸出波段為560－1200nm，能量密度為20~48 j/cm2，脈寬2~7ms，光斑尺寸為8×34mm，可安全無創清除面部各種色素性和血管性斑塊，同時刺激膠原組織增生，恢復皮膚彈性，使得面部皮膚得到整體提升，重新煥發出健康的青春風采。

CO2激光器系統
       CO2激光幾乎被生物組織在表200μm所吸收，因而在皮膚科、整形美容科被廣泛應用。CO2激光的模式質量或模式結構決定了光束質量，對于美容應用而言，單模（又稱基模TEMoo）的CO2激光是最佳選擇，其具有的最小光斑和最大能量與多模的激光相比， 除可以應用于表皮性治療外，還可以用于組織切割、切除和表皮磨削，在美容科發揮著巨大作用。

紅寶石激光器
         紅寶石激光器是最早應用于醫療上的激光器。紅寶石激光器波長為694.3nm的可見紅光，多為脈沖工作方式，脈沖頻率為1.2赫茲或單個脈沖，光斑直徑為 3~6mm，導光臂或光纖傳輸。這種波長的激光最不易被氧合血紅蛋白吸收，血紅蛋白對它的吸收率也較低，僅有11~15%，而黑色素對其吸收率較高，吸收系數約為11~12左右，尤其適用于各種色素性疾病。臨床常用其長脈沖模式（脈寬1.2ms，能量密度10~40j/cm2），深入皮膚真皮層，破壞毛囊，永久性去除身體多余毛發；調q模式（脈寬25~40ms，峰值功率在幾十兆瓦以上），使黑色素細胞大量吸熱，并在超脈沖波的作用下破裂分解，可有效治療藍、黑和綠色文身及各種良性色素性病變。

翠綠寶石激光器
        翠綠寶石激光器，波長為755nm，特長脈沖輸出，脈寬為2~40ms，組織能量密度可高達50 j/cm2，單個光斑直徑為5mm、7mm、10mm，重復效率：1~5個脈沖/秒，光纖傳輸或關節臂傳輸，可用于去除身體多余毛發。經Q開關調制后，可用于去除文身及各種良性色素性病變。其作用原理和效果與紅寶石類似。
另一種調Q方式的翠綠寶石激光，輸出波長為752nm，組織能量密度為10 j/cm2，脈寬為45~75ns，脈沖頻率為單個脈沖或1、2、5、10hz，光斑直徑為1.4mm±0.1mm，利用其超脈沖的瞬間巨大能量可使色素細胞破裂分解，用于治療多種顏色的專業和業余文身及良性色素性病變，如表淺的褐色斑、老年斑、雀斑及深層的太田痣、錯誤文身、文眉等。

Nd:YAG激光器
        Nd:YAG 激光器是醫學中用得較多的激光器，它的轉換率高，輸出功率大，單根晶體工作時輸出功率可達百瓦，比CO2氣體激光止血及凝固效果好，故在醫學上常用來做手術刀，廣泛應用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科經皮椎間盤手術等，切割血管豐富的組織，大大減少出血。Nd:YAG激光脈沖能量大，不易被水和血紅蛋白吸收，故穿透組織較深。
Nd:YAG激光器激光波長為1.064nm，可通過石英光纖傳輸，使用方便。輸出方式有連續、脈沖和重復脈沖，末端功率為1~100w。Nd:YAG激光器采用調Q技術后，其峰值功率可達連續輸出的40~100倍，形成巨脈沖，具有高強度低能量的特點，可通過機械作用和強電場，選擇性地使一些吸收熱能的小顆粒（文身墨、黑色素等），驟然受熱而發生破損，不損傷周圍組織，對深層的藍、黑色素性病變，如太田痣、錯誤文身、文眉等療效顯著。

倍頻Nd:YAG激光器
       Nd:YAG激光器采用倍頻技術可輸出532nm的綠色激光，即倍頻Nd:YAG激光，光斑直徑2~6mm，能量密度為5~12j/cm2。雖然血管中的氧合血紅蛋白對波長為532nm的光的吸收次于585nm的光，但可選擇532nm 波長激光適當脈寬對血管性病變組織進行治療。由于其穿透較淺，因而一般僅限于對較淺的血管性病變進行治療。另外，倍頻Nd:YAG激光也可廣泛應用于胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術，對于由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果。
黑色素細胞對532nm的激光的吸收較強，加之皮膚組織對該波長的散射較強，照射在皮膚上的532nm激光能量被局限在皮膚表皮層，采用調Q技術后，可對表淺型黑色素細胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀斑等達到較好的治療效果。

脈沖染料激光器
       脈沖染料激光器是液體激光器的一種，以染料為工作物質，如羅丹明6g等，溶劑有乙醇、苯類、水及其他物質。最大特點是其輸出波長在一定范圍內連續可調，所以稱為可調諧激光器。醫學上常用的可調諧染料激光器有N2激光泵浦可調諧染料激光器，和Nd:YAG激光泵浦可調諧染料激光器。
染料激光波長分布在紫外光（321nm）到近紅外光（1.3μm）的波段內，由于輸出激光的中心隨腔長、染料濃度及腔鏡反射率的變化而變化，這就便于使用各種方法改變和控制染料激光器輸出激光的中心波長，從而得到波長連續可調的激光。連續染料激光器的輸出功率為幾百毫瓦至幾十瓦，脈沖器件每脈沖輸出能量從零點幾焦耳到幾個焦耳，用光珊或多個棱鏡調諧能達到的變線寬度為10-5?m數量級。
目前，臨床常用的脈沖染料激光，其波長分別為532、577、585、590、595、600nm等，采用兩種脈寬（450和1500ns），多種光斑直徑（3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm），臨床主要用于治療多種血管性病變。

半導體激光器
       半導體激光器的工作物質有砷化鉀（gaas），砷化銦（inas），銻化銦（insn），鋁化鎵（gaalas）等，輸出波長大都在可見光的長波到近紅外之間，醫用最短的有650nm（常用作瞄準光），常見的波長有810nm,980nm等，不同種類的半導體激光器輸出功率差別較大：雙異質結條形激光器連續輸出功率為數百毫瓦，脈沖輸出可達幾十瓦；激光列陣器件連續輸出功率可達百瓦級，脈沖輸出達千瓦級；可調諧激光器連續輸出功率為零點幾毫瓦，脈沖峰值功率可達幾十瓦。
較常用的810nm半導體激光器功率為0.5~25~60w，治療模式為0.1~9.9s單脈沖、重復脈沖及連續輸出，采用 400、600、1000nm接觸式及非接觸式光纖和探頭傳輸，汽化效果較1064nm快三倍，同時兼具良好的止血效果，術中術后出血少，術中光束對神經和組織沒有電刺激，產生煙霧少，病人損失少，出血少，疼痛輕，愈合快，并發癥少，住院時間短，另外配以多種內徑的光纖可方便與任何一種內窺鏡匹配，在開放手術中也可靈活應用。
半導體激光器電光轉換率高（30%），沒有多余的熱量產生，從而避免了傳統燈泵浦激光和氣體激光器所需的龐大水冷系統，因此體積精巧，重量輕。同時，它也沒有傳統激光的閃光燈、晶體棒等高壓、高熱易損元件，因而壽命較長，一般半導體芯片的壽命可達100萬小時，具有操作方便，機動靈活，耗電少，效率高等優點。
由于半導體激光器的諧振腔短，所以產生激光的方向性較差，發散角較大。此外，因其能極復雜，所以產生激光的譜線較寬，單色性較差。

鉺激光器
       鉺激光是一種固體脈沖激光，波長為294nm，處于光譜中人眼看不見的紅外區，激光脈沖頻率為1~20hz，能量密度為5j/ cm2~20j/ cm2，最大脈沖能量為1.5j。鉺激光具有獨特的生物組織作用特性，其波長恰好位于水的最高吸收峰值，由于皮膚中70%以上的成分是水，因此皮膚組織對鉺激光具有極強的吸收能力。當鉺激光脈沖作用在皮膚上時，激光能量迅速被組織吸收，引起淺層皮膚的快速升溫，導致組織的瞬間汽化分離和精密剝脫。每個激光脈沖汽化組織的深度僅為10~20μm，而激光的熱損傷也限定在10~20μm的范圍內，適合于去除手部、頸部和面部淺表、細小和較深的皺紋，同時對皮膚色素性疾病和毛發移植亦有理想的療效。其獨特的作用效果使術后色素沉著被控制在最小程序，尤其適合于較黑的和東方人的皮膚種類。