激光技術在醫學上的應用

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      摘要 主要介紹了激光全息技術和C02醫用激光的興起和在醫學領域的，從激光全息技術的原理到原先再現，都作了詳細的說明。對C02醫用激光器在實際工作中的具體應用和改進作了詳細介紹。

　　關鍵詞 全息技術;全息照相術;全息再現;C02醫用激光器

　　1 激光全患技術

　　激光全息技術是20世紀60年代初興起的一門技術。激光全息技術很快，已在生產和科研的許多領域中廣泛應用。最先把激光全息技術應用于醫學的是Van Ugten，他于1966年在世界上首次攝得眼全息圖，但限于當時的技術水平，再現像的分辨率較差。以后各國家相繼開始將激光全息技術應用于醫學領域，從眼科擴展至胸外科、口腔科等。二次曝光的成功，促成了全息測量技術的發展，20世紀70年代出現的超聲全息技術，將全息技術推進了一大步。由于超聲可深入人體內部，因而超聲全息可探測人體內部器官，如腸、胃、肝、膽及主胎兒等的生理異常，肢端和關節軟組織的超聲全息成像是極有價值的，超聲全息還有希望應用于腱、肌肉和神經結構的顯示。激光全息醫學診斷術雖然產生的時間不長，但由于它具有種種優點，已越來越為人們所重視，并日益廣泛地應用于臨床。

　　1.1 全患照相術

　　全息照相術與一般照相不同，照相是記錄物體信息的一種技術，一般是將物體通過透鏡成像在底片上，底片乳膠只記錄光強(振幅)，而不能記錄相位，因而失掉了三維特征。而全息照相底片上不只記錄光強(振幅)，也記錄相位(各點間的相互位相關系)，也就是記錄物的全部信息，所以稱為全息。

　　全息照片最早是由英國湯姆遜-豪斯敦公司的：蓋寶攝得。照片的實質是將來自物體的波前和另一個波(通常是平面波或球面波)相干涉，底片記錄干涉條紋，將同樣的參考波照射此底片時，可在相應位置重新出現三維物體。

　　由此可見，全息照相和一般照相具有相同之處，即同樣是記錄物體信息的一種手段，但又有所不同，其特點如下：

　　(1)因為全息照相記錄的是物體的光波，而不是物體的像，因而用這種底片來觀察物體時，可以變換視點來改變觀察方向，亦即可以從不同的位置來考察物體(而一般照相只是從照相位置觀察物體，即在照相鏡頭處觀察物體)。觀察方向只受到照片尺寸大小的限制。

　　(2)全息照相不需要透鏡，但需要一個參考波源，如果參考波和再現波采用不同的波長，那么還可以具有放大或縮小的功能。

　　(3)全息照相具有深度效應(體視效應)。如變換觀察方向時，后面部分可被前面部分遮擋，遠處物體隨著觀察者運動而近處的不動，閃光忽隱忽現等。

　　(4)普通照相底片能直接看出物體的形狀，而全息照相由于在激光照射下，記錄的是干涉圖樣，所以在普通光線下觀察時，看不到什么物體，而只是灰色的一片，要想見到展現物，必須用再現光照射(已制出一種能在普通光照射下再現的全息照片)。

　　(5)全息片記錄的是干涉條紋，對底片的分辨率要求較高(在參考光和物體之間夾角很小時，可采用分辨率略低些的底片)。因此，稍有振動，就會使照片模糊，故必須采取嚴格的防震措施。

　　(6)普通相正負片的結果正好相反，而在全息照片中，不論正片還是負片結果一樣。

　　1.2 全息技術在醫學上的應用

　　眼全息照相實驗裝置簡圖。激光由半反鏡分成兩束，一束為球面波參考光，另一束通過纖維光束，以球狀通過接觸鏡進入眼球，眼球各部分的反射光和慢射光由瞳孔中央部6mm直徑處射出，經投影透鏡作為物波記錄在全息底版上，激光是氬離子激光器，λ= 0.5145Um P=100mW t=10ms-30ms，眼底網膜上的光亮約為3×10-3J/cm2。重現象可觀察晶體表面、虹膜和視網膜。這樣就能用一張全息照片對從晶體到網膜的眼球各部分自由地進行三維檢測。

　　為使全息像精確地再現，必須在再現時精確地重復光。沖洗好的全息片必須精確放好，誤差一般應小于幾秒弧度，以免發生慧差和相差，再現裝置的示意圖，激光經準直器照亮全息圖片，通過顯微鏡或閉路電視系統觀察實像。全息圖片夾在可以多維精確微量調整的

　　定位器上，以作精密定位，調整時在顯微鏡下或電視屏幕上觀察，使失真和像差最小，而成像清晰。

　　利用全息可以拍到活體眼的角膜、晶狀體和視網膜相片，從而對眼的各層介質進行活體觀察，這是用其它難以辦到的眼全息圖，亦可表示出眼內的異物的大小、形狀和位置。

　　此外，利用激光全息二次曝光法，可對人體各部分進行三維記錄。而根據再現圖上的干涉條紋又可以測量人體器官的變形、內力和振動等。用全息測量矯形手術，前后股骨的髕骨端的變形，以使人工髖關節的形狀達到最佳程度，還可利用二次曝光法人體胸廓的變形，以尋找癌變部位和大小，也可對眼底的微循環進行，利用超聲全息技術，可以獲得一般照相技術無法得到的體內器官全息像。由于超聲的無損性，因而這一方法被認為是探測人體內臟器官和胎兒的最佳方法。

　　2 C02醫用激光器在醫學上的及改進

　　2.1 C02醫用激光器在醫學上的應用

　　隨著激光技術的迅猛，激光在醫學上的應用越來越廣泛，激光可作為良好的手術刀用，它不但運用于一切手術開刀，而且具有良好的選擇性，與常規手術刀相比，激光手術的最大特點是失血少，對于某些部位和器官用激光作手術最有優越性。我院購置的C02醫用激光器是上海醫用激光儀器廠研制并生產的YYJG-lA型，該機性能可靠，使用方便，隨機備有燒灼探頭，聚焦鏡頭和散焦鏡頭，不僅能使激光能輸出原光束外，還能輸出聚焦光束和散焦光束，它們分別進行燒灼、燒割和局部照射等，有效地應用于皮膚科、婦產科、外科、肛腸科、五官科的治療，治療效果非常顯著。

　　YYJG-lA C02醫用激光器是以C02氣體為工作物質的分子氣體激光器，主要應用C02分子的振動--轉動能級間的粒子數反轉后受激輻射產生激光，本機激勵泵浦源采用直流高壓電源。從電場獲得高能量的較易把輔助氣體的N2分子激發到某一高能態，再與C02分子碰撞，發生能量的共振轉移，把C02分子激發到某一亞穩態的高能級，形成對某一低能級的粒子數反轉。亞穩態高能級的C02分子再受激躍遷到該低能級，釋放10.6um波長的光子，經光學諧振腔的光振蕩光放大后形成C02激光。10.6um波長的C02激光屬紅外波段，熱效應很強，為避免激光管諧振腔兩端反射鏡片及放電管濕度過高，引起反射鏡片及放電管損壞，激光管必須設置水冷系統。

　　由于C02激光器激勵直流電源電壓較高，電流較大，而激光管本身比較嬌嫩，本機除設有斷水保護裝置外，還設有過電壓、過電流保護裝置。如因各種異常原因，產生工作電壓、工作電流超過額定值或循環水冷系統斷水時，保護裝置立即動作，切斷總電源。

　　2.2 C02激光器在醫學上的廣泛應用

　　皮膚科主要應用于尖銳濕疣、扁平疣等的燒割。

　　外科主要應用：(1)具有止血功能的手術;(2)與內窺鏡結合，在腔內進行手術;(3)采用光敏技術，對腫瘤進行治療;(4)對組織進行焊接;(5)理療與康復治療。

　　肛腸科主要應用于內外痔、肛裂、肛瘺、息肉及肛周外生殖器尖銳濕疣手術。

　　在內窺鏡下，用激光可治療的有食管疾病、胃腸疾病，如食管靜脈曲張、食管癌、肺癌、胃息肉、十二指腸潰瘍、胃出血、噴門癌、十二指腸癌、膽管癌、膽管結石、膽道狹窄、結腸癌。

　　婦產科于宮頸糜爛、外陰瘙癢、外陰炎及婦科的各種炎癥等。眼科應用于眼部腫瘤的切除、鞏膜切開及球壁再造術。它還可直接氣化腫瘤。五官科主要應用于鼻炎及咽炎等。

　　以上C02激光的應用的共同特點是不需要全身麻醉，并發癥少，快速簡便和失血少，易被水吸收，因此穿透力較低，被照射部位升溫很快，對周圍組織損傷較小，適用于切割與氣體化組織。對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有明顯的殺菌作用。

　　2.3 YYJG-1A激光器的改進

　　的C02激光器共同的缺點就是在手術中產生有毒有害氣體，不僅使手術視野模糊，而且危害醫務人員和患者的健康。有些病人的病變組織在激光氣化過程中產生不少帶有病毒的激光煙塵，病毒隨著激光煙塵的逸散傳染給醫務人員。雖然利用吸煙機把有毒氣體吸走，但需要一名特別助手，而且麻煩。在婦科燒灼宮頸糜爛時，其缺點尤為突出，陰道內產生的高熱煙塵，不僅醫生的操作視線，而且還會造成金屬窺陰器發燙，繼而造成陰道壁燙傷，故必須加接吸煙塵裝置。

　　2.3.1 加接吸煙塵裝置

　　做一個扁形金屬小吸管，與燒灼探頭(或聚焦鏡頭)并排緊固，金屬小吸管再接上皮管通到室外與吸塵器連接，這樣就能很好地將煙塵吸出到室外。

　　2.3.2 加接擴照用單開關

　　該機除有燒灼、燒割用途外，尚有發散擴照功能，僅靠一只腳開關控制出光，在燒灼或燒割時，宜用腳開關控制輸出，但如用于治療時(照射時間一般為連續15min左右)靠醫務人員踩腳踏開關控制出光就不甚合適。

　　改進方法：在腳踏開關兩端關聯一只單開關。在擴照治療時，只須將單開關開啟即可，免去了醫務人員腳踩之勞。但此時特別要注意，在燒灼燒割治療時，單開關應嚴格處于關的位置，絕不允許隨意撥動它，否則會造成激光傷人的危險。

　　此外，還可以裝置簡易水電極，以免玻璃水電極壞后更換不及時，并提高C02激光器的使用壽命。

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