激光技术与材料科学 课程小论文_激光技术及应用小论文

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文章摘要：

激光技术正在逐渐走向成熟，激光在各方面都有广泛的应用，在临床医学上也有着举足轻重的地位，各种先进的治疗方法中都有着激光的身影。

关键词：激光技术，临床医学 正文：

当第一台红宝石激光器在美国诞生，临床医学也随之发生了巨大的变革，无血手术成为可能，眼镜不再是永远的负担，肿瘤治疗更是有了新的突破！激光的发明无疑是世界的一笔非常宝贵的一笔财富。

临床上激光的用途不外乎切割、分离、汽化、溶解、烧灼、止血、凝固、封闭、压电碎石、局部辐射等，这些治疗种类就是利用激光对生物体的光热作用、压电作用和光化学作用。但是，在实际上，无论是哪种治疗，不一定只是利用其单一作用，往往是多种作用一同作用的结果。例如在利用紫外激光的灼烧时，主要起作用的是光热作用，但在光子能切断组织的分子结构时，光化学作用也参与其中。此时，在该灼烧治疗中光热作用和光化学作用都起作用。

激光的种类非常繁多，在临床医学领域主要有用到一下几种激光器：二氧化碳激光器、氩离子激光器、YAG激光器、红宝石激光器、染料激光器、氪原子激光器、氮分子激光器、He-Ne激光器和ArF准分子激光器。其中在临床医学中运用最多的是二氧化碳激光器，所发出的激光波长为10.6μm，CO2激光器的主要工作物质由CO2、氮气、氦气三种气体组成。其中CO2是产生激光辐射的气体。放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO2分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。波长为10.6μm的CO2激光是极易被水吸收的红外光，像皮肤这样的软组织受到激光照射时，激光的能量只是被表面吸收，并没有穿越到深处。但是，由于角质层以下的比皮肤表面的角质层含水量高，这里的水分会瞬时蒸发膨胀，从而可以进行切开、切除手术。这也是二氧化碳激光器作为激光手术刀的原因。所谓的无血手术是因为像毛细血管这样的细血管在激光的照射下，由于热效应导致血管收缩断裂，而断裂处又会立即凝结。因此，即使切开布满毛细血管的脏器官也不会出血。但是激光手术也有其缺点，由于切开是在热作用下进行的，因而无法避免切开处周边的碳化现象。但是无论如何激光手术是临床医学的一大突破，利远大于弊。

对于近视眼，厚厚眼镜往往成为一种负担，即使是隐形眼镜也有太多的麻烦，激光可以让你摘掉它！

治疗近视是利用烧蚀对眼角膜表面进行精密切割，控制折射光率（矫正）的过程。眼镜对光的折射由眼角膜与晶状体完成，因为晶状体得到前房和玻璃体连接，而角膜的一侧和大气接触，使角膜的折射作用比晶状体要大。因而只对角膜做手术就可以有效的矫正近视。近视本身不认为是疾病，但用眼镜或隐形眼镜矫正不了的重度近视可通过这种角膜手术来解决。目前近视矫正有三种方法：对角膜表面进行二维切割手术使其曲率半径增大（做成平坦的）的PRK方法，激光原位角膜镶术的LASIK方法和将角膜表面放射状切开的RK方法。光源一般采用能得到高质量灼烧表面的193μmArF准分子激光器。这是由于在该波长的激光其穿透深度浅且可精密切割的缘故。又因光子能量大，所以同时存在光化学作用，可保证得到锐利整齐的切口，而切口边缘的热损伤最小。因此所采用的照射方法有两种：强的分布均匀的大口径光束扫描切割和可变小口径光束的光斑切割。在实际治疗中，先进行角膜形状的测定，确定切割量后进行激光照射。这种治疗方法不仅应用于近视、远视和散光的矫正，还应用于角膜疾病的治疗。目前已有很多商品化装置出售。但是由于该技术还不够成熟，矫正后未来十几年甚至几十年里面会不会出现副作用，不得而知，这也是大部分不愿意进行激光矫正的近视人群做顾虑的主要原因。这个顾虑暂时只有时间才可以解答。

激光在治疗肿瘤上同样有着举足轻重的作用。众所周知，癌细胞是非常活跃的细胞，它比正常细胞的繁殖速度快得多。肉眼看不见大小的癌细胞，同过内窥镜或X射线等可以发现，但是，早期的癌细胞却很难发现。通常认为早期的癌症的治疗比较简单，这意味着癌症早期发现更重要。因为癌细胞非常活跃，比正常细胞更容易摄取某种物质。于是，就有了利用光来吞食某种物质（称为光感受性物质），即让该敏感性物质有效的吸收激光，来杀化癌细胞的方法。这种治疗方法称为PDT（photo dynamic therapy 光线力学性治疗）。

典型的光感受性物质是一种叫做血叶啉诱导体得色素，它具有非常复杂的结构，该色素溶液通过静脉注射入体内，它更容易被癌细胞侵吞，虽然肉眼看不到它被人体的哪个部位吞食，但用紫外光照射时，只有被吞食的部位发出荧光，由此诊断癌变的部位，但此时照射的激光强度不能过强，否则会对非癌细胞部位造成伤害。

激光在临床医学方面的应用太多太多，还包括激光在皮肤科及整形外科中的应用，激光在眼科中的应用，激光在泌尿外科中的应用，激光在耳鼻喉科中的应用，间质激光光凝术，光动力学治疗等。

随着激光技术的更加成熟，未来将是光的时代！

参考文献：

《高功率横流CO2激光器及其应用 》唐霞辉 编著 华中科技大学出版社 《人类希望之光——激光》 董克 编，上海交通大学出版社出版； 《现代肿瘤学》汤钊猷 编，复旦大学出版社出版

《激光原理及应用》陈家璧 主编，电子工业出版社出版；