（一）激光技术在医疗行业的发展简史

       激光即由受激辐射的光放大而产生的光（Laser是英语“Light Amplification by stimulated Emission of Radiation”的几个字首的缩写）。

       激光技术的发展及大规模应用和原子能、半导体、计算机被并称为现代最重大的四项科学成果。1949年美国物理学家朗斯（Lyons）首先发现氨分子在振动过程中释放出频率为24,000MHz的电磁波，这是波长为1.25cm的微波，因此，人们断定氨分子的能级之间的能量相差相当于一个波长为1.25cm的光子，或低能级的氨分子吸收了一个1.25cm的波长的光子后被激发到高能级上去。1953年美国物理学家汤斯（Towns）将位于高能级的氨分子分离出来，然后用相应能量的微波光子激励它们，结果射入的是很少的几个微波光子，射出的是大批同样的光子，射出的微波束被放大了许多倍，这就是激光受激辐射的原理。1960年美国物理学家梅曼（Maiman）用这个原理制成了第一台红宝石激光器。同年，伊朗籍物理学家贾范(Javan)相继制作了He-Ne激光器。

激光的独特性质和发展前景引起了人们的强烈兴趣，不久就相继出现了数百种能发射不同波长相干光的激光器。1964年美国卡斯珀（Kasper）制成了第一台化学激光器。1966年兰卡德（Lankard）等人首先制成了有机染料激光器，到目前为止，全世界已生产了几千种类型的激光器，并研制成了高压气体激光器、气动激光器、高功率化学激光器、准分子激光器，自由电子激光器和X线激光器等新品种。

       激光出现后，很快受到医学和生物学界的极大重视。1961年扎雷特(Zaret)，以后坎贝尔（Campbell）等人相继用激光研究视网膜剥离焊接术，并很快用于临床。目前激光在医疗临床上除气化、凝固、烧灼、光刀、焊接、照射等治疗应用外，在诊断和基础理论研究方面出现了许多新技术，如激光荧光显微检查，激光微束照射单细胞显微检查技术，激光显微光谱分析，生物全息摄影及细胞或分子水平的激光检测和微光手术等。激光配合导光纤维的应用对各种体腔内肿瘤及其他疾患的诊治，以及结合各种内窥镜进行激光光敏疗法诊治腔内肿瘤新技术提供有利手段。利用激光治疗(medical laser)心脏疾病和血管内斑块栓塞，包括冠状动脉粥样硬化阻塞后的激光血管再通。

       基于医用激光的迅速发展，在激光生物医学领域中形成了一些专门学科，如激光分子生物学，激光细胞学，激光人体生理学，激光诊断学，激光治疗(medical laser)学，医用激光工艺学，激光防护学，分子生物激光工程学等。在诊治方面，激光已用于每一临床学科，应用激光技术诊治疾病的新方法将超过传统的诊治方法，激光技术将引起内外科治疗的“革命”，激光技术还将更广泛的应用于发现和治疗癌瘤，进行咽喉外科手术以及缝合血管、神经、肌腱和皮肤，治疗动脉硬化斑、血管栓塞和内科、皮肤科等的许多疾病。

（二）常用于激光医疗(medical laser)的激光器介绍

强脉冲光皮肤治疗系统
       强脉冲光系统严格来说不是一种激光器系统，应该属于一种强光源系统，采用专利的强脉冲光技术，输出波段为560－1200nm，能量密度为20~48 j/cm2，脉宽2~7ms，光斑尺寸为8×34mm，可安全无创清除面部各种色素性和血管性斑块，同时刺激胶原组织增生，恢复皮肤弹性，使得面部皮肤得到整体提升，重新焕发出健康的青春风采。

CO2激光器系统
       CO2激光几乎被生物组织在表200μm所吸收，因而在皮肤科、整形美容科被广泛应用。CO2激光的模式质量或模式结构决定了光束质量，对于美容应用而言，单模（又称基模TEMoo）的CO2激光是最佳选择，其具有的最小光斑和最大能量与多模的激光相比， 除可以应用于表皮性治疗外，还可以用于组织切割、切除和表皮磨削，在美容科发挥着巨大作用。

红宝石激光器
         红宝石激光器是最早应用于医疗上的激光器。红宝石激光器波长为694.3nm的可见红光，多为脉冲工作方式，脉冲频率为1.2赫兹或单个脉冲，光斑直径为 3~6mm，导光臂或光纤传输。这种波长的激光最不易被氧合血红蛋白吸收，血红蛋白对它的吸收率也较低，仅有11~15%，而黑色素对其吸收率较高，吸收系数约为11~12左右，尤其适用于各种色素性疾病。临床常用其长脉冲模式（脉宽1.2ms，能量密度10~40j/cm2），深入皮肤真皮层，破坏毛囊，永久性去除身体多余毛发；调q模式（脉宽25~40ms，峰值功率在几十兆瓦以上），使黑色素细胞大量吸热，并在超脉冲波的作用下破裂分解，可有效治疗蓝、黑和绿色文身及各种良性色素性病变。

翠绿宝石激光器
        翠绿宝石激光器，波长为755nm，特长脉冲输出，脉宽为2~40ms，组织能量密度可高达50 j/cm2，单个光斑直径为5mm、7mm、10mm，重复效率：1~5个脉冲/秒，光纤传输或关节臂传输，可用于去除身体多余毛发。经Q开关调制后，可用于去除文身及各种良性色素性病变。其作用原理和效果与红宝石类似。
另一种调Q方式的翠绿宝石激光，输出波长为752nm，组织能量密度为10 j/cm2，脉宽为45~75ns，脉冲频率为单个脉冲或1、2、5、10hz，光斑直径为1.4mm±0.1mm，利用其超脉冲的瞬间巨大能量可使色素细胞破裂分解，用于治疗多种颜色的专业和业余文身及良性色素性病变，如表浅的褐色斑、老年斑、雀斑及深层的太田痣、错误文身、文眉等。

Nd:YAG激光器
        Nd:YAG 激光器是医学中用得较多的激光器，它的转换率高，输出功率大，单根晶体工作时输出功率可达百瓦，比CO2气体激光止血及凝固效果好，故在医学上常用来做手术刀，广泛应用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科经皮椎间盘手术等，切割血管丰富的组织，大大减少出血。Nd:YAG激光脉冲能量大，不易被水和血红蛋白吸收，故穿透组织较深。
Nd:YAG激光器激光波长为1.064nm，可通过石英光纤传输，使用方便。输出方式有连续、脉冲和重复脉冲，末端功率为1~100w。Nd:YAG激光器采用调Q技术后，其峰值功率可达连续输出的40~100倍，形成巨脉冲，具有高强度低能量的特点，可通过机械作用和强电场，选择性地使一些吸收热能的小颗粒（文身墨、黑色素等），骤然受热而发生破损，不损伤周围组织，对深层的蓝、黑色素性病变，如太田痣、错误文身、文眉等疗效显著。

倍频Nd:YAG激光器
       Nd:YAG激光器采用倍频技术可输出532nm的绿色激光，即倍频Nd:YAG激光，光斑直径2~6mm，能量密度为5~12j/cm2。虽然血管中的氧合血红蛋白对波长为532nm的光的吸收次于585nm的光，但可选择532nm 波长激光适当脉宽对血管性病变组织进行治疗。由于其穿透较浅，因而一般仅限于对较浅的血管性病变进行治疗。另外，倍频Nd:YAG激光也可广泛应用于胃出血、血管瘤的的治疗及显微外科手术，对于由红的染料颗粒所引起的文身、文唇等人为的皮肤色素变异亦具有一定的治疗效果。
黑色素细胞对532nm的激光的吸收较强，加之皮肤组织对该波长的散射较强，照射在皮肤上的532nm激光能量被局限在皮肤表皮层，采用调Q技术后，可对表浅型黑色素细胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀斑等达到较好的治疗效果。

脉冲染料激光器
       脉冲染料激光器是液体激光器的一种，以染料为工作物质，如罗丹明6g等，溶剂有乙醇、苯类、水及其他物质。最大特点是其输出波长在一定范围内连续可调，所以称为可调谐激光器。医学上常用的可调谐染料激光器有N2激光泵浦可调谐染料激光器，和Nd:YAG激光泵浦可调谐染料激光器。
染料激光波长分布在紫外光（321nm）到近红外光（1.3μm）的波段内，由于输出激光的中心随腔长、染料浓度及腔镜反射率的变化而变化，这就便于使用各种方法改变和控制染料激光器输出激光的中心波长，从而得到波长连续可调的激光。连续染料激光器的输出功率为几百毫瓦至几十瓦，脉冲器件每脉冲输出能量从零点几焦耳到几个焦耳，用光珊或多个棱镜调谐能达到的变线宽度为10-5?m数量级。
目前，临床常用的脉冲染料激光，其波长分别为532、577、585、590、595、600nm等，采用两种脉宽（450和1500ns），多种光斑直径（3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm），临床主要用于治疗多种血管性病变。

半导体激光器
       半导体激光器的工作物质有砷化钾（gaas），砷化铟（inas），锑化铟（insn），铝化镓（gaalas）等，输出波长大都在可见光的长波到近红外之间，医用最短的有650nm（常用作瞄准光），常见的波长有810nm,980nm等，不同种类的半导体激光器输出功率差别较大：双异质结条形激光器连续输出功率为数百毫瓦，脉冲输出可达几十瓦；激光列阵器件连续输出功率可达百瓦级，脉冲输出达千瓦级；可调谐激光器连续输出功率为零点几毫瓦，脉冲峰值功率可达几十瓦。
较常用的810nm半导体激光器功率为0.5~25~60w，治疗模式为0.1~9.9s单脉冲、重复脉冲及连续输出，采用 400、600、1000nm接触式及非接触式光纤和探头传输，汽化效果较1064nm快三倍，同时兼具良好的止血效果，术中术后出血少，术中光束对神经和组织没有电刺激，产生烟雾少，病人损失少，出血少，疼痛轻，愈合快，并发症少，住院时间短，另外配以多种内径的光纤可方便与任何一种内窥镜匹配，在开放手术中也可灵活应用。
半导体激光器电光转换率高（30%），没有多余的热量产生，从而避免了传统灯泵浦激光和气体激光器所需的庞大水冷系统，因此体积精巧，重量轻。同时，它也没有传统激光的闪光灯、晶体棒等高压、高热易损元件，因而寿命较长，一般半导体芯片的寿命可达100万小时，具有操作方便，机动灵活，耗电少，效率高等优点。
由于半导体激光器的谐振腔短，所以产生激光的方向性较差，发散角较大。此外，因其能极复杂，所以产生激光的谱线较宽，单色性较差。

铒激光器
       铒激光是一种固体脉冲激光，波长为294nm，处于光谱中人眼看不见的红外区，激光脉冲频率为1~20hz，能量密度为5j/ cm2~20j/ cm2，最大脉冲能量为1.5j。铒激光具有独特的生物组织作用特性，其波长恰好位于水的最高吸收峰值，由于皮肤中70%以上的成分是水，因此皮肤组织对铒激光具有极强的吸收能力。当铒激光脉冲作用在皮肤上时，激光能量迅速被组织吸收，引起浅层皮肤的快速升温，导致组织的瞬间汽化分离和精密剥脱。每个激光脉冲汽化组织的深度仅为10~20μm，而激光的热损伤也限定在10~20μm的范围内，适合于去除手部、颈部和面部浅表、细小和较深的皱纹，同时对皮肤色素性疾病和毛发移植亦有理想的疗效。其独特的作用效果使术后色素沉着被控制在最小程序，尤其适合于较黑的和东方人的皮肤种类。