潘　勇　綜述　艾玉峰　審校

激光(light amplification by stimulated emission of radiation,LASER)學是20世紀60年代發(fā)展起來的一門新興學科,是繼原子能、計算機和半導體技術之后的重大科技成果之一。自誕生第一臺激光器以后近40年里,激光技術已經滲透到生物、化學、物理、醫(yī)學領域,形成激光物理學、激光化學、激光生物學和激光醫(yī)學等許多新的邊緣學科。近年來,激光在美容整形及燒傷外科、美容皮膚科中的應用日趨廣泛,現(xiàn)將其有關內容綜述如下。

1激光器的產生和發(fā)展1916年愛因斯坦提出的"自發(fā)和受激輻射"理論是現(xiàn)代激光系統(tǒng)的物理學基礎。但是,在此之后的40多年里,一直沒有人在實驗室證實受激輻射的存在。20世紀50年代,由于無線電技術的迅速發(fā)展,Schawlow和Townes依據愛因斯坦的理論,將電磁波的研究范圍從短波擴大到微波波段,研究成功了當時被稱為MASER的一種儀器,即微波激射器,又稱微波量子放大器,這種設備可使微波束更趨于集中。1958年,他們又將微波激射器原理從微波擴大到了光譜波段,提出了激光器理論。此時,Theodore Maiman也正在進行這方面的研究。1960年,他成功地應用人工合成的淡紅色寶石晶體制造出世界上第一臺激光器,為輸出波長694.3nm,脈能400mJ的相干光,被稱做激光。為了表明其威力,Maiman用毫米波的脈沖激光在一打剃須刀片上成功地進行了一次鉆孔實驗。之后的4年里,激光器家族又相繼出現(xiàn)了許多種類型:1961年,Java等研制成功了波長1150nm、近紅外線的氦氖(He-Ne)激光器;同年,Johnson發(fā)明了摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器;1962年,Bennett研制成功了波長為488nm的氬(Argon)激光器;1964年,Pate等又發(fā)明了二氧化碳(CO2)激光器。隨后,多種固體、氣體和半導體激光器相繼問世,標志著一門新興學科--激光技術的形成。

2激光器的工作原理ゼす餛饕話閿扇個主要部分組成:①激勵能源;②工作介質(為氣體、液體、固體或半導體材料);③激光共振控。ピ諞桓黽す庀低持,激光的工作介質在沒有受到激勵以前,絕大多數(shù)粒子處于穩(wěn)態(tài),粒子的原子核帶正電,核外電子帶負電,電子處在核外的一些特定的軌道上圍繞原子核不停地旋轉著。當激光的工作介質受到激勵(如強光照射)從外界獲得適當能量時,電子就會從能量較小的軌道躍遷到能量較大的軌道上去,呈亞穩(wěn)態(tài)級狀態(tài),實現(xiàn)粒子的反轉,亞穩(wěn)態(tài)能級上的部分原子自發(fā)躍遷到低能級而返回穩(wěn)態(tài),同時放出能量,即光子,此類光子稱為自發(fā)輻射光子。自發(fā)輻射光子在共振控內呈布朗運動,隨著運動,可能會碰撞到其它電子,使其躍遷到穩(wěn)定的狀態(tài),從而放出更多的光子,產生受激輻射。自發(fā)輻射光子的傳播方向不一,凡不沿工作介質軸線方向傳播的以及由它誘發(fā)產生的受激輻射光子,都很快地從工作介質的側面逸出,而沿軸線方向傳播的自發(fā)輻射光子以及由它誘發(fā)產生的受激輻射光子傳播至共振腔內的部分反射鏡時,少量光子透射出去,大部分被反射回工作介質。被部分反射鏡反射重新回到工作介質的光子,繼續(xù)誘發(fā)新的受激輻射,光同時被放大,繼續(xù)傳播遇到全反射鏡時,光子全部被反射。被反射鏡反射出來的光子,再次進入工作介質,誘發(fā)新的受激輻射,光進一步被放大,光子在共振腔中來回振蕩,受激輻射不斷增強,光不斷被放大,當光子增加到一定數(shù)量時,便能從部分反射鏡一端連續(xù)地、穩(wěn)定地輸出激光。激光同樣是一種光,也同時具有波動性和粒子性,但不象太陽光那樣是天然存在,而是人工激活的特定活性物質,在特定的條件下產生的受激發(fā)光。激光器是強相干光源,它所發(fā)出的激光是一種受激輻射相干光,是在一定條件下電場和激光工作物質相互作用的結果。激光具有高度的定向性、單色性、亮度和相干性。激光的波長或頻率決定了它的特性。當激光接觸到作用物時,作用強度依賴于波長和作用物的組成成分。激光可以發(fā)生反射、折射和散射、或被作用物質吸收。機體的血紅蛋白、黑色素以及外源性的文身色素等是機體吸收激光光能的主要物質。在臨床應用中,當激光作用于組織時,激光光能只有被組織有選擇的吸收,臨床效果才能達到最佳。

3激光的臨床應用

3.1血管病變テし粞管病變是目前應用激光治療的最普遍的疾患,選擇性的光熱分解原理⁽¹⁾使激光治療不再僅僅局限于成人的皮膚血管病變,而且逐漸開始應用于嬰兒及幼兒患者,并且治療后的疤痕不明顯。ピ20世紀80年代末,成人的葡萄酒色斑的治療效果已經很好,現(xiàn)在已有許多學者報導應用激光治療兒童葡萄酒色斑達到很好的療效。治療效果的差異主要在于治療部位的不同。Tan等⁽²⁾應用閃光燈泵浦脈沖染料激光(the flashlamp瞤umped pulsed瞕ye laser)對35例14歲以下患者進行治療,效果良好,完全去除了病變組織。Reyes和Geronemus.⁽³⁾報導73例6個月～14歲患者,其中,經過一次治療53%的患者病情有很大程度改善,33例患者經過平均2.5次的治療75%色斑褪色。Morelli和Weston.⁽⁴⁾建議在出生后7天～14天進行早期處理,6個月時進行全面的治療,在報導的132例患者中,25%的患者在18個月前獲得了全面的治療,如在出生18個月后進行治療,在使用相同的治療次數(shù)則僅有約7%～10%的患者獲得了滿意的療效。ザ約す庵瘟撇葺狀血管瘤的療效有著很大的爭論,有報導.[5,6]應用氬激光和摻釹釔鋁石榴石激光可以減緩瘤體的增長,同時誘導其退化。但這一結論并未引起共識。近來有報導稱應用閃光燈泵浦脈沖染料激光治療血管瘤達到了一定的效果.[7],然而,其應用價值是有限的。先天性動脈畸形的處理通常選擇高度選擇性的畸形血管栓塞與外科手術相結合,如術前應用激光治療則會收到較好的效果,在外科切除過程中,可以明顯減少出血。動脈畸形的體表外露部分可以應用閃光燈泵浦脈沖染料激光進行治療,臨床可能將會有較大的應用前景。ゼす庵瘟破し艫難管病變后常可見到治療區(qū)域皮膚有色素改變,但一般在術后3月～6個月時逐漸減退。應用閃光燈泵浦脈沖染料激光可能會引起患者疼痛感,多數(shù)成年患者對疼痛的程度可以忍受,部分人在術前可以靜脈內或肌肉內注射鎮(zhèn)靜劑,而嬰兒或兒童則需給與全麻。應用氬激光治療可能會引起瘢痕形成,一般認為照射劑量過大是引起瘢痕的主要原因,上唇、下頜等處最易發(fā)生?？赡苓@些部位對激光照射最為敏感。而應用閃光燈泵浦脈沖染料激光治療則很少形成瘢痕。一般,面、頸部的血管病變的治療效果優(yōu)于軀干及肢體。

3.2激光治療瘢痕1982年Bailin.⁽⁸⁾首次報導應用連續(xù)波二氧化碳激光切除瘢痕疙瘩獲得成功,并論述了激光在無創(chuàng)傷性和抗炎癥性方面的優(yōu)勢。1983年,選擇性光熱分解理論的建立,使激光技術獲得了飛躍性進展,出現(xiàn)了高能量、目標特異性的脈沖掃描激光。在這之前,激光治療的目標選擇性差,經常造成治療區(qū)域周圍的正常組織或細胞損傷。而這種高能量脈沖掃描激光器具有高度的目標特異性,可最大程度地減少瘢痕形成。ル布す饈親鈐纈τ糜讜鏨性瘢痕和瘢痕疙瘩治療的激光類型之一。它被認為.⁽⁹⁾激光照射可使毛細血管凝固,導致局部組織缺氧,并伴隨糖酵解,產生乳酸,降低局部組織的pH值,導致酶(包括膠原酶)的釋放,粒細胞溶解。膠原酶的釋放,致使膠原溶解,使增生的瘢痕組織變軟、平坦。這表明激光治療的療效是組織中的膠原酶釋放的直接結果,同時可能也與d2-巨球蛋白(膠原酶抑制劑)的減少有關。但也有學者對氬激光的治療效果提出疑義.⁽¹⁰⁾,他們認為,氬激光的作用機制是激光的熱傳導引起真皮組織皺縮,但治療常限于機體的體表,所以僅能達到短期的治療效果。ゲ纛項坡潦榴石激光對膠原的代謝也可產生影響,初步研究顯示應用此激光處理過的豬皮膚中膠原的含量減少.⁽⁹⁾。膠原的產生在摻釹釔鋁石榴石激光直接的光生物學效應作用下被選擇性地抑制,而成纖維細胞中的DNA復制和細胞活力并未受影響.⁽¹¹⁾。在常規(guī)切除或二氧化碳激光汽化作用的配合下,摻釹釔鋁石榴石激光減少膠原合成以及治療增生的瘢痕組織的效果將更好。ヱ：弁夤鄢志梅⒑焓茄管過度增生的表現(xiàn),血管增生可引起成纖維細胞增生和 膠原過量沉積。自有血管特異性、波長585nm的閃光燈泵浦脈沖染料激光在增生性瘢痕及瘢痕疙瘩中的應用后,治療效果有了明顯改善。1995年,Alster和Williams.⁽¹²⁾將胸骨切開術后形成的胸骨瘢痕組織分為左右各半,即治療組和對照組。通過分析瘢痕皮膚的表面結構、紅斑、組織學特性、瘢痕高度、中心部的柔軟度以及癥狀學,證實激光治療組瘢痕組織在治療后6個月,上述各方面較對照組均有改善。對閃光燈泵浦脈沖染料激光治療能使瘢痕組織變平、軟化的機制目前并不清楚?？赡苁羌す庵委熀笳嫫の⒀芄嘧p少,組織缺氧,致使組織膠原代謝的改變;同時在激光的熱效應的作用下,膠原纖維間的二硫鍵斷裂,膠原纖維發(fā)生重排.⁽¹³⁾。

3.3激光用于面容老化ソ幾年,激光大量應用于顏面部過早衰老及皮膚皺紋過多的整形外科重塑,其中二氧化碳激光是應用最廣、最多的類型之一,新一代的二氧化碳激光是依據光熱分解原理制成的.⁽¹⁾。與老一代連續(xù)波二氧化碳激光的區(qū)別是具有快速的脈沖。這類激光對顏面部皺紋過多及易衰老的皮膚有效,治療的方法因人而異。主要作用于皮膚表皮及真皮淺層,氣化去除顏面部原有的皺褶皮膚,使真皮淺層菲薄的膠原纖維帶發(fā)生變性,新生出相對平坦的表皮,由新生的膠原纖維代替變性的膠原纖維,從而使皮膚繃緊,去除細小皺紋,增加皮膚的彈性和光澤,同時可以防止其它與治療無關的細胞受到損傷。淺色皮膚的治療效果較好,深色皮膚應同時配合使用漂白治療,以防止術后過度的色素沉著。在治療之前應先進行大約3周的皮膚護理,并且做好充分的術前準備工作,愈合過程通常需要2周的時間,術后治療區(qū)域皮膚發(fā)紅可能會持續(xù)6周～8周時間。術后應防止陽光曝曬,皮膚護理需繼續(xù)維持至完全愈合。如發(fā)現(xiàn)有早期瘢痕形成或相應表現(xiàn),應立即局部行類固醇類藥物的治療。色素過多可以同時應用氫醌(脫色劑)或其他漂白類藥物。ゼす庵瘟瞥能產生新生的膠原纖維外,也起到一定的膠原收縮作用。這一現(xiàn)象在許多年前曾被描述于角膜組織.^(14，15)。關于皮膚的膠原收縮作用Ross等.⁽¹⁶⁾報導應用二氧化碳激光行面部年輕化手術可引起膠原纖維收縮。治療面積在治療后立即收縮了10%～30%。Gardner等.⁽¹⁷⁾進行組織學研究表明,激光導致了真皮膠原束的排列及其特性的明顯改變。ピ詡す餛し裟昵嶧手術與皮膚磨擦術、化學剝脫術的對比研究中,經過激光面部皮膚重塑后,位于面頰和鼻唇溝部位的松弛皮膚以及多余的眼瞼部分皮膚都可得到一定程度的改善,而在化學剝脫術或皮膚摩擦術后卻很難達到這一效果。許多學者建議進行全面部的激光治療,以便引起整個面部皮膚的緊縮。但這方面的臨床及組織學研究有限。ゼす餉娌磕昵嶧手術的并發(fā)癥包括:色素改變,疥癬,粟粒疹,增生性瘢痕,以及器官的外翻畸形。在進行局部治療時,也可能引起皮膚或眼球角膜的損傷。

3.4色素改變及其它ド素改變的治療由于激光選擇性光熱分解理論的應用而發(fā)生了重大突破。在這之前,激光治療大多會遺留有讓人難以接受的瘢痕組織。美容性文身在過去的二十年里非常流行,但當某種原因需要去除時,則困難重重。在應用Q-開關摻釹釔鋁石榴石激光、Q-開關紅寶石及Q-開關翠綠寶石激光后,美容性文身,尤其是多色彩美容性文身的治療獲得了相當程度的成功.^(18-20),在Q-開關激光的高能激光作用下,光能可被皮膚中的色素顆粒-文身墨吸收,使色素顆粒氣化并碎裂,而細胞框架可完整的保留下來,在其后的炎癥反應過程中,顆粒碎屑被吞噬細胞吞噬,并被排出體外,而被消化了色素顆粒的細胞,可在較完整的細胞框架基礎上,很快得到修復,從而最大程度的去除了文身。Q-開關激光只破壞色素顆?；蛏丶毎?而鄰近的正常細胞不被破壞,而使其損傷降至最低。當然,此方法也存在一些局限性,如白色文身對激光治療反應較差就是其中之一。ビτ貿速脈沖二氧化碳激光行顯微毛發(fā)移植術也有報導,可減少水腫、出血和植皮時間.⁽²¹⁾,但激光是否影響移植皮片存活目前仍不清楚.⁽²²⁾。疣可用閃光燈泵浦脈沖染料激光或二氧化碳激光治療。Kauvar等.⁽²³⁾報導在術后3月～9個月,有83%～99%的疣消退。ゼす獗揮米髏廊萃飪剖質跗饜凳歉鲇姓議的問題。Mittelman等.⁽²⁴⁾在評價激光的作用時,與傳統(tǒng)的電烙器和電刀進行對比。在組織學方面激光(CO2、ND:YAG等)會造成更大的組織損傷,但用激光止血優(yōu)于電烙器。這些研究只是局限于手術中,而并未考慮到術后的傷口愈合以及長期效果。ヒ延斜ǖ加τ眉す廡許成形術獲得了較好的效果。Glassberg等.⁽²⁵⁾在調查了4000多例患者后表明,激光瞼成形術可減輕水腫、皮下血腫以及術后疼痛,而未發(fā)現(xiàn)其它嚴重的并發(fā)癥。

4激光安全性問題ゼす獾奈：Π括光輻射、化學物化、高壓電、噪音、低溫制冷劑以及電源的X射線等因素造成的各種危害。對于有經驗和仔細的操作者來說,激光是非常安全的。但仍應對其安全性問題引起注意。對超過安全閾值的激光,要穿上白色工作服,戴手套,不讓激光直射皮膚并防止反射、散射光照射皮膚。遮光鏡是用于任何治療中波長激光的防護用具。當患者需要行面部治療時,眼睛應以角膜罩進行保護。激光氣化形成的含碳及組織分解產物的煙霧,可以吸入而沉積于工作人員的肺泡中,故術野需有吸塵裝置,手術室應有良好的抽氣設備。激光可引起麻醉劑的起火和爆炸,也可引起物品著火,室內禁止有易燃易爆的物品,并應備有緊急起火時的報警設備。激光治療室應限制出入量,并由專人負責。プ凵纖述,激光在美容醫(yī)學中的應用為以往治療效果不理想的方法提供了一定程度的彌補作用,并為美容治療提供了一種新的嘗試,它將逐漸成為美容醫(yī)學的一種重要的工具和治療方法。

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收稿日期1994-04-21

編輯/姜如蓉