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1、激光与物质相互作用,朱海红 武汉光电国家实验室激光部C204Tel:027-87544774,13016467839Email:,Laser-Matter Interaction,第六章:激光与生物组织相互作用,1、德Markolf H.Niemz著 张镇西等译,激光与生物组织相互作用-原理及应用，Springer 2、孙承伟，激光辐照效应，国防工业出版社，20023、朱林泉，现代激光工程应用技术，国防工业出版社，20084、陈家璧，激光原理及应用，电子工业出版社，2004,激光与生物组织相互作用应用范围,应用前景巨大,激光与生物组织相互作用历史,最初的临床应用为眼科Ar离子激光凝结视网膜脱落
2、19611964年,牙科应用1964年,近十年微创技术，激光占主角,应用广泛，被认为是神奇的工具,激光与生物组织相互作用-参数,第一参数：脉冲宽度曝光时间,第二参数：波长穿透组织深度，即吸收和散射效率；,第三参数：能量密度，特定效应的必要条件和程度；,皮肤严重损伤：高功率、高能量,意外眼外伤：在视网膜上的辐照功率密度或能量密度将比激光辐照强度增加105倍以上。微焦耳级的超短脉冲激光就能击穿眼的多层组织，使眼底出血，灼伤视网膜，造成永久性的局部失明，而外观没有损伤。,激光与生物组织相互作用安全,激光与生物组织相互作用医用激光器,激光与生物组织相互作用医用激光器,内容提要,6.1 生物体的光学特性
3、,6.2 激光与生物组织相互作用机理,6.3 激光在临床医学中的应用举例,6.1:生物组织的光学性质,预测应用及效果很重要,生物组织的性能与特点,光学性质：反射、透射、散射、吸收等；热学：比热容、热导率、热扩散等；机械：密度、弹性等；电学：阻抗、极化率等声学：声阻、声吸收等其他：水量、血流量、色素类型及含量等,主成分是水，还含有蛋白质、脂肪、无机质等。软组织（soft tissue，皮肤、肌肉、内脏)中含水约70,性能,特点,衰减系数也称为消光系数。将光能转换成其他形式的能量过程称为吸收，侧向传播称为散射；衰减后的光束沿原方向继续传播称为透射,激光在生物组织中的传输,直透射光：沿入射方向传播的
4、透射光（相干信息光、光程最短）,折射光：皮肤组织复杂的层次结构形成的透射光（准相干信息光、光程较长）,散射光：被皮肤组织散射后，透过皮肤形成的漫反射光（非相干信息光、光程最长）,角膜这种透明介质中起重要作用；不透明介质中难以分辨,生物体与激光相互作用,光能被吸收后转换成热和激励生物分子感应出荧光和磷光,生物组织的光学性能吸收,生物软组织中含水量达6080，水对红外范围激光的吸收是生物组织光学吸收系数的主要决定因素之一。,水对1.06m的Nd：YAG激光吸收很少，而对10.6m的CO2激光吸收很多。因此Nd：YAG激光穿透很深，而CO2激光穿透很浅,Er：YAG激光（2.9um)的穿透深度比CO
5、2激光还要浅,生物组织的光学特性吸收,水对红外光有着很强的吸收带软组织含水70，若在软组织上照射红外光，可以高效地把光能转换成热量；,血红蛋白600nm以下的波长带中的吸收增大；,蛋白质紫外区域吸收很强,软组织上各种物质的吸收系数与波长的关系,窗口：各种组织吸收系数比较小，光能到达组织的比较深处,主要由水、蛋白质、色素等大分子决定,生物组织的光学特性吸收,可见光范围，皮肤的吸收峰值比角膜高20倍以上,主动脉壁与血红蛋白峰值类似,四个峰值,Kr离子激光：531nm,568nm，可用于血液及血管的凝结,生物组织的光学特性吸收,提高吸收，可以减少对邻近组织的损伤,可以加一些添加剂来提高吸收,生物组织
6、的光学特性散射,Rayleigh散射弹性散射,考虑散射角，Rayleigh散射：,生物组织的光学特性散射,Brillouin散射非弹性散射：,向着或者背离光源的方向；,导致频率升高或降低,只有在冲击波产生时才明显,生物组织的光学特性散射,Mie散射,前向散射多，散射角多，各向散射参数g,1、波长依赖性更弱；2、发生在前向上,Wilson和Adam（1983）以及Jacques（1987）等发现：,当散射粒子与波长相当，rayleigh散射不再适应：,比Mie散射强,g=0各向同性；g=+1纯向前散射；g=-1纯向后散射；一般g=0.7-0.99，对应的散射角为8-45,生物组织通常既有吸收又有
7、散射浑浊介质,在入射深度x处，激光强度为（Lambert-Beer定律）：,生物组织的光学特性衰减,光子的平均自由程L为：,生物组织的光学特性衰减,吸收与散射有时一种占主要的，另外一种可以忽略,光漫反照率a：,光学深度d为：,穿透深度,生物组织的光学特性穿透,软组织与激光波长的关系,在近红外附近较深，在3m以上的红外区域或300nm以下的紫外区域中较浅,生物组织的光学特性穿透,光穿透深度对波长的依赖性与组织种类有关,骨等硬组织中：蓝绿色波长的穿透深度深。,眼睛：蓝光、绿光的穿透深度较深。,皮肤等：Nd：YAG的穿透深度较深。,激光首先辐照皮肤或眼睛，然后才能到达皮下组织和内部器官，发生各种作用
8、。,生物组织的光学特性,皮肤,皮肤是由表皮、真皮、皮下组织三部分组成的,激光与皮肤的相互作用,在任何一层内，都可能存在四种基本光学过程：,反射：直接反射；,散射：由分子、粒子、纤维、细胞器和细胞引起的散射；,吸收：皮肤吸收光能引起的物理或化学变化，产生热量、荧光、磷光等；,透射：光线通过皮肤层的透射,皮肤对激光的反射,与皮肤粗糙度、厚度有关，还要考虑是无毛厚表皮（手掌、脚掌）还是有毛薄表皮,当皮肤粗糙度小于激光波长，发生镜面发射，反射角等于入射角,内部漫反射。内部散射光返回透出表面而形成漫反射。,当皮肤粗糙度远大于激光波长，发生漫反射,实际皮肤既非理想镜面，也非理想漫反射面，一般较粗糙，漫反射
9、的比例多于镜面反射,皮肤对激光的反射,与波长有关,可见光和近红外光，特别是在6001300nm波段的激光，皮肤内部漫反射的比例大于皮肤表面的镜面和漫反射之和。,0.3m以下的紫外线和2 m以上的红外线，皮肤的反射率约5，与肤色无关。,皮肤对激光的反射,与肤色有关,白色人种反射率最高黄色人种次之黑色人种最低,红外区,皮肤组织的透射光谱,近红外激光易穿透皮肤组织，损伤内部器官,紫外和远红外激光的透射率低，易损伤表皮,？,皮肤组织的穿透深度,皮肤对激光能量的吸收,与波长有关：,对紫外线的吸收最强,对红外线的吸收次之,对可见光的吸收则随波长增加而减弱,皮肤对激光能量的吸收,与波长有关：,波长范围300
10、1400nm的激光透入皮肤，绝大部分激光能量在最初的3.6mm厚度的组织中被吸收消光；,波长范围180280nm的真空紫外辐射基本上被角质层吸收,波长范围280315nm的远紫外辐射有很大部分被角质层吸收,紫外线（315400nm)、可见光（400700nm)和近红外线（7001400nm)均能穿过表皮被真皮内的组织所吸收。,紫外区,皮肤对激光能量的吸收,与肤色有关：,色素越多，吸收越多。入射光颜色与肤色为互补时吸收最大；,7对互补色,皮肤的反射、透射和吸收的关系,皮肤的反射、透射和吸收的关系,从反射和透射图看：反射率高的波段基本上是透射率高的范围,皮肤（表皮+真皮）的反射、透射和吸收特性与波
11、长的关系,眼睛的结构,人体眼球近似为球形，从眼前到眼底依次为：,角膜；房水；虹膜；瞳孔；晶状体玻璃体；视网膜脉络膜；巩膜,人眼象一架高级照相机：,镜头：角膜、房水、晶状体和玻璃体（屈光介质）光圈：瞳孔感光底板：视网膜,眼睛的光学特性反射,角膜（折射率1.376）、房水（折射率1.336）、晶状体（折射率1.410）和玻璃体（折射率1.337）之间的界面的两侧，折射率相差很小，界面反射率很小，可以忽略不计,激光正入射时，眼睛反射率约2,角膜无需考虑其表面和内部的漫反射,角膜前的泪层类似增透膜，进一步降低对光的反射,人眼反射率可以忽略,眼睛的光学特性吸收,角膜,对短于0.28m和长于1.90m的光
12、辐射几乎全部吸收对于1.401.90m的激光部分吸收；对可见光1.40m的近红外线则几乎不吸收,房水,对可见光几乎不吸收对0.340.40m和0.781.40m波长光少量吸收,晶状体,是0.781.40m波长的光的主要吸收体,视网膜,吸收大部分的可见光和5左右的近红外线,眼睛的光学特性作用效率（T.A）谱,入射光真正被视网膜吸收的比例,人眼屈光介质的总透射率及T.A作用效率曲线,视网膜的易损性与激光波长有关,450700nm最强，峰值550nm,眼睛的光学特性透射,人眼屈光介质的总透射率及T.A作用效率曲线,500900nm光的透射率最高,4001400nm的光能通过屈光介质到达视网膜，且有累
13、积效应，注意防护,眼睛的光学特性散射,前向散射占总透射光的50，后向散射几乎为零,散射与入射波长有关。可见光范围内，波长愈短散射愈多。,眼睛的激光损伤,致眩（眼花）：很低的激光能量即可导致视觉对比度的敏感性下降，持续数秒几十秒,闪光盲：视网膜中有一种光色素的物质，它吸收可见光并转换成视觉信号。入射激光相当强，是光色素收到损害，产生脱色效应，暂时丧失感受光线的能力,损伤：视网膜局部烧伤和光致凝结,破坏：视网膜或玻璃体出血，感光细胞烧伤和出血，造成永久失明,眼睛的激光损伤,光线通过瞳孔（明视直径23mm），经屈光介质在视网膜上聚焦成一个直径为550m的实像。,瞳孔面积是实像的10万倍，聚焦光功率密
14、度增加10万倍,激光经眼球聚焦后能量密度将为入射激光的10万倍左右,弱激光也可损伤眼底,激光与生物组织相互作用分析方法,分析理论,基于Marxwell方程：最基本的方法，分析解太复杂,传输理论：直接论述通过吸收介质和散射介质中光子传播逐渐试探-缺少分析理论的严格性得到广泛应用，预测结果令人满意,传输理论,6.2:激光与生物组织相互作用机理,激光与生物相互作用机理,光化学（photochemical interaction),热作用（thermal interaction),光蚀除（photoablation),等离子体诱导蚀除（plasma-induced ablation),光致破裂（pho
15、todisruption),激光与生物相互作用机理,曝光时间很重要,1J/cm2-1000J/cm2,通常难以严格区分,生物组织吸收激光能量后，转化成热量使温度升高,高于正常值，从而使得生物细胞、组织发生变化。一般按损伤度可分为下列各级:(1)释放生物反应,无明显热度。(2)局部组织发热,不损害其生命活力。(3)损伤酶的作用。(4)脱水与组织萎缩。(5)超过一定温度以后出现不可逆的蛋白质凝结。(6)形成痂和薄薄的碳化层及碳化。(7)组织的汽化、烤焦。,热敷、红斑、灼伤、气化、切开、热凝和热伤等,是医学应用的基础,Thermal action,激光的生物学效应热作用,生物组织的热学性质,生物组织
16、的热学性质：比热容、热容量、热导率和热扩散率。,含水量越高、比热容越大，越不容易升温,生物组织的比热容(Jkg-1K-1),水是世界上比热容最高的物质,生物组织的热导率（10-1W/mK),生物组织的热导率随含水量增加而增加,生物组织的热学性质,生物组织的热扩散率（室温，m2/s),生物组织的热扩散率与温度有关，差别不大,生物组织的热学性质,激光的生物学效应热作用机制,低能量光子可使生物组织直接加热。如CO2激光，Ho：YAG激光，光子能量较小，被生物组织吸收后转变为生物分子的振动能和转动能，随后转化为平动能，达到热平衡，即热能。,高能量光子则往往需要经过中间转换过程间接生热。如可见和紫外的光
17、子能量大，被生物分子吸收后可使得电子从基态跃迁到激发态。受激分子可能通过释放光子再从电子激发态到基态，也可能与周围分子碰撞，把激发态能量转换成分子的平均运动能量，即热能。,组织表面的加热速度：,若加热速度远远高于蒸发组织所需的速度，则组织被很快消融汽化（ablation),ArF准分子激光器（193nm)和Er:YAG激光(2.94 m)照射辐，其加热速度能引起组织的充分消融，光穿透深度1m左右的组织层迅速被汽化,对亚微米的精密组织的切除成为可能,为得到深度消融，则应选择光穿透深度比较深的波长，如CO2激光，穿透深度20 m。,YAG激光不适合于软组织的气化，因吸收系数过小，穿透深度过大，光能
18、空间分散;大多用于凝固，因为蛋白质在较低温度（6070C)下受热凝固,对组织进行切除和消融,激光的生物学效应热作用机制,加热能够充分破坏组织使组织坏死：,中等强度的激光，将组织加热到一定温度（2001000C），组织和细胞受到严重破坏；,移动激光切开,病变组织气化或碳化,光斑处能量密度产生的光压，使由蛋白质、水组成的组织在收到高温后迅速膨胀和气化组织分离；,激光的生物学效应热作用机制,低功率密度的激光辐照生物体时，刺激生物体，提高非特异性免疫功能，可使局部血管扩张，血液循环改变，改善组织的缺陷状态。,将组织加热到70C左右，组织内胶原的变化引发组织的物理特性改变，组织粘度增加，,蛋白质次级键键
19、能比较低，因此分子不稳定,56C，蛋白质变质；60C，蛋白质永久性凝固,组织内部温度超过60C为热损伤深度,减轻慢性炎症反应促使炎症好转,激光的生物学效应热作用机制,破坏某些组织,组织器官的结构进行对接和搭接,酶是具有催化性能的蛋白质,热作用的影响对酶、DNA的影响,温度升高，催化作用加剧,60C以上，酶和其他蛋白质一样，因过热而死去，完全丧失生理功能,DNA是生物遗传基因的载体,比一般蛋白质耐热,激光辐照对DNA的生长速度和活性均有影响,诱发DNA突变激光育种,局部加热促进新陈代谢,神经细胞的传导速度随体温的上升而加快,热作用的影响对神经细胞、血液循环的影响,40C以上，神经细胞的传导速度变
20、慢,超过正常体温4C，中枢神经细胞不能正常工作,毛细血管扩张、血流速度加快和血流量增多，有利于带走升温处生物组织的热量，促使其温度回复正常,理疗,皮肤对温度的反应,温热感觉：3840C热致红斑：5344C热致水泡：4748C热致凝固：5560C热致气化：100C热致炭化：300400C热致燃烧：530C热致切割：激光功率进一步提高,影响激光加热作用的参数,激光参数：波长：红外激光的加热效率比可见光和紫外高功率密度：脉冲和连续：,生物组织的光学和热学性能：吸收系数：比热容、热容量热导率和热扩散率：,光化作用是指在光的作用下进行的生物化学反应。它的反应速度主要取决于光的强度,而温度的影响则很小。,
21、激光生物学效应光化反应,普通光对生物组织的作用,光合作用、生物颜色、生物视觉、生物节律、光生物效应、光在生物进化中的作用,激光代替普通光,可使光化反应更有效、更易控,处于基态的分子吸收光子后跃迁到电子激发态，在返回到基态的过程中，多余的能量将消耗在自身化学键的断裂或形成新键上,原初光化反应的不稳定的中间产物继续发生反应，直至形成稳定的产物,光化作用过程,激光生物学效应光化反应,原初光化反应,继发光化反应,光必须被吸收才能提供化学反应和生物学反应的能量,在任何初级光化学反应中，每个分子（离子、原子）只能从入射光束中吸收一个光子,光化作用规律,激光生物学效应光化反应,光化学吸收定律,光化学量子定律
22、,波长选择性：光子能量必须大于其弱键断开所需的能量,光化效应取决于光束的总能量，而不取决于功率。如果功率密度低，可以延长时间,光化作用的应用,选择性的、光激发的特殊药物，在激光的激发下转化成一种毒性成分，在细胞内产生单氧体，造成细胞产生毒性的代谢产物而死亡。,单态氧的作用机理使产生氧自由基和过氧化物，对细胞的结构如DNA和线粒体起杀伤作用。能量集中和特殊的激光波长，是激发这种药物的理想光源。,用一定频率的激光照射反应物，反应分子中振动模式频率与红外激光频率相同或相近的那个化学键被迫“共振”，吸收多个光子后被激发到高振动能级，从而表现出化学活性，引起化学反应。由于激光的单色性，这种反应的选择性很
23、高,采用这种方式，可以选择激发分子的振动模式，从而活化并进一步破坏指定的化学键分子剪裁，即选择性地保留或破坏一些化学键,对生物工程和生命科学很有意义,一次压力：光压，依赖吸收,气流反冲压力：蒸气反冲,很小，可忽略不计,很小，可忽略不计,内部气化压力：激光束聚焦于组织内部引起的压力,热膨胀超声波：入射激光功率密度不高，热弹声波；大小与温度梯度有关，有可能很大,等离子体压力：,电致伸缩压力：生物组织在激光强电场种极化，产生感生电偶极矩，并随激光电场频率变化，从而产生应力。不以来吸收，可以很大,激光生物学效应机械作用,机械作用应用,泌尿道和胆道结石的粉碎：,采用脉冲激光使解释表面有非常高的能量密度，
24、产生自由排列的电子列，并组成“浆”气泡。这些气泡不断扩大，造成结石亚结构的变化，最后使其裂解而将结石碎裂,小血管凝固，减少出血,其他应用中均可以观察到机械作用,偶极子生物体等离子体内的正负电荷会在电场作用下形成偶极子。偶极子随电场振动,发出光波,而生物体内的某些细胞成分可能会吸收这些光波。,激光生物学效应电磁作用,非线性效应强激光的非线性效应会产生二次、三次谐波,其二次、三次谐波会被某些蛋白质和核酸吸收。,电致伸缩生物实体作为电介质与激光脉冲电场相互作用,产生感应电偶极矩,从而使得生物体随着电场频率的变化而伸缩变化。,强磁场作用下形成高温等离子区和出现电离辐射紫外线等。,布里渊散射这种效应是入
25、射光波场与介质中的弹性声波场相互作用产生的光散射现象,其散射光相对于入射光有少量转移,频移主要决定于介质的声学特性和弹性力学特性,并与入射光频率和散射有关。它所产生的声脉冲频率范围为几兆之几十兆,这种散射会引起细胞损伤或破裂,造成水肿。,激光生物学效应电磁作用,拉曼散射是由于极化率随着分子内部振动、转动的变化而引起的光散射现象,某些蛋白质或其它细胞可能吸收拉曼散射光。,多光子吸收一个分子可能吸收多个光子,这种效应在强脉冲激光与生物相互作用过程中起主要作用,它可以引起光化学反应并形成自由基。,6.3:激光在临床医学中的应用,激光生物效应应用临床医学,效应：切割、分离、气化、融解、烧灼、止血、凝固
26、、封闭、压电、局部照射等,激光作为手术刀：优点：能量集中、光斑小，切缘锐利，对周围组织破坏小；高温杀菌；封闭血管；,连续CO2激光，能切开皮肤、脂肪、肌肉、筋骨、软骨，还能在20s内切开肋骨,激光消融病变组织：优点：能量集中、光斑小，病变层气化迅速，对周围健康组织伤害小；愈合后疤痕光滑,脉冲CO2激光，光点具有200C以上的高温和一定的压强，不仅能消融组织还有极强的穿透作用。血管瘤、色素痔、经手术暴露的深部肿瘤,激光生物效应应用临床医学,激光灼烧：优点：时间短，作用快；,治疗肥大性鼻炎和痔疮疗效显著,激光焊接：优点：能量集中、光斑小，局限于照射区，不引起扩散性热伤害,激光凝结视网膜剥离症，眼内
27、封闭止血；蓝光、绿光，常用514.5nm的Ar离子激光,CO2激光封闭淋巴管和血管，肿瘤体积明显缩小。,弱激光刺激治疗炎症和慢性溃疡等,连续CO2激光治疗下肢溃疡、慢性鼻炎等,氦氖激光治疗神经性皮炎、世震、神经性水肿等有一定疗效无痛感、止痒、镇痛、消肿、促进创面愈合,有多种方式,准分子激光手术,人们一般说的“准分子激光手术”，其全称应该是“准分子激光屈光性角膜手术”，主要包括三种术式：,PRK：准分子激光角膜表面切削术：是最早用于临床的方法。把角膜表面上皮去除之后，再用激光将预计要去除的角膜组织予以汽化，激光完全由计算机控制。目前认为PRK治疗中低度近视、远视及散光安全有效，但因其术后疼痛、屈
28、光回退等并发症，现较少使用。,准分子激光手术,LASIK：准分子激光原位角膜磨镶术：目前主流术式。它在角膜瓣下的基质层切削，保持了角膜上皮及前弹力层的完整，可避免PRK的大多数并发症。特点是拓宽了近视度数的矫治范围，术中术后无疼痛，视力恢复快，角膜不遗留斑翳。手术时，先用一种微型刀在角膜上切出一个带蒂的薄层角膜瓣，掀开此瓣，在瓣下行激光切削，然后将瓣复于原位。此可用于低、中、高度近视。LASIK也有角膜瓣带来的缺陷，即角膜瓣皱褶、移位、角膜瓣下上皮植入、散光以及过度切削，造成角膜扩张、圆锥角膜等。对于角膜相对近视度数高而比较薄的患者，使用LASIK也受到限制，但对于角膜瓣足够厚的高度近视患者，
29、还是首选LASIK好。,准分子激光手术,LASEK：准分子激光上皮下原位角膜磨镶术：是PRK手术的改良术式。用激光或低浓度酒精浸泡角膜手术区，做成一个角膜上皮瓣，激光切削上皮瓣下组织，当角膜上皮瓣复位后，依然要在其表面盖上一片隐形眼镜。LASEK手术后疼痛较PRK明显减轻，加上瓣薄，可以用于角膜厚度相对较薄、瞳孔较大的患者。LASEK无LASIK做角膜瓣的并发症，缩短了PRK手术后角膜上皮愈合时间，减轻了疼痛反应及角膜混浊的程度，但手术中角膜上皮瓣破损和水肿与PRK同，而且手术后视力恢复及屈光稳定速度比LASIK慢。因此主要适用于角膜较薄、职业特点容易发生眼外伤导致角膜瓣移位或其他不宜进行LA
30、SIK的患者。,准分子激光手术,EpiLASIK：希腊医师Ioannis最新率先提出的术式。认为EpiLASIK能综合LASEK和LASIK手术的优点，较好地避免两者的不足，它利用旋转上皮刀在角膜上皮层“做活性上皮瓣”，厚度仅50多m，而非像LASEK手术那样用酒精浸泡，在最大限度地“节约”角膜厚度的同时，术后刺激症状也很小，发生角膜混浊的机会比较PRK少，近视回退发生率低。,准分子激光矫正近视,准分子激光屈光性原位角膜磨镶术90年代初（laser in situ keratomileusis，LASIK）,先利用角膜板层刀做一角膜板层切开形成一个完整角膜瓣(约130m左右)在角膜基质层进行激
31、光消融，1只眼切削过程1-2min将角膜板层原位复位,所用激光：准分子激光ArF，193nm：角膜几乎全部吸收，消融深度很浅（1um）；不透射眼底,准分子激光矫正近视,LASIK设备与耗品昂贵，手术复杂，技术要求高，手术费用贵，设备依赖强，高度近视受角膜厚度限制不能处理，术后有角膜瓣移位、上皮植入、继发性圆锥角膜等并发症可能，且并发症处理困难。所以，LASIK手术对设备和医生经验要求较高。,美国眼科学杂志文章指出的：此类眼部手术的失败率是1/10,优点：,由于LASIK保持了角膜正常解剖状态，其预测性和稳定性高，并且术后反应轻，回退小，恢复快，无角膜雾样混浊，不用长期点药，能同时矫正散光，适应
32、 112D屈光不正，是目前主流的准分子激光手术方式,缺点：,一个正常人的角膜厚度约在500到600um之间；角膜基质不能无限制地切削，必须保留一定的安全厚度，一般公认为410um（至今还无确切的证据证明），或者说，角膜基质的厚度必须保留250以上，否则就会出现圆锥角膜。圆锥角膜的后果是使视力永远丧失 而每减少100度近视，按照6.5mm的切削直径（切削范围）要切削14um的深度。,准分子激光手术,保护眼睛,度数越深越危险！,激光生物效应应用临床医学未来,间质激光凝固法（interstitial laser photocoagulation),在影像学设施的导引下，激光器产生的高能量激光通过经皮
33、穿刺针将置于其内的光导纤维照射病变部位,通过光能转变的热能,使病变组织蛋白凝固,变性破坏而达到治疗目的。目前多采用Nd:YAG 激光。,优点：,没有伤口、也没有毒性积累，可以重复治疗，恢复迅速；可以良好定位，对周围正常组织没有伤害。,治疗癌，特别是转移性的不能够手术的癌，如肝癌转移灶等,激光生物效应应用临床医学未来,光动力学治疗(photo dynamic therapy,PDT),某些光敏感性物质具有肿瘤亲和性，因此给癌症患者静脉注射这种光敏感性物质，过一定时间后，在病变部位照射激光，可以选择性地破坏癌症细胞,机理尚不清楚，预计光蚀除,激光生物效应应用临床医学未来,机理尚不清楚,作用机理，一
34、般认为：,光敏感性分子的直接作用：光敏感性分子吸收激光，从单重态跃迁到三重态，三重态分子作用于肿瘤组织产生反应性高的游离基破坏肿瘤细胞,活性氧的作用：三重态分子使周围的氧分子产生能量移动，所生成的氧化性非常强的单重氧分子（活性氧）破坏肿瘤细胞,问题：,光敏感性分子残留会引起光线过敏症，患者必须遮光生活一段时间,正在开发新的光敏感性物质,思考题,简述几种常用激光对生物体的主要作用，如CO2激光、Nd：YAG激光,激光作为手术刀的原理是什么？哪种激光适合做手术刀？,为什么说眼睛既是激光的受益者又是受害者？,准分子激光矫正近视的原理？为什么选用准分子激光而不用CO2或Nd:YAG 激光？,Thank You!,
