激光技術在醫療行業的發展簡史
激光即由受激輻射的光放大而產生的光(Laser是英語“Light Amplification by stimulated Emission of Radiation”的幾個字首的縮寫)。
激光技術的發展及大規模應用和原子能、半導體、計算機被並稱為現代最重大的四項科學成果。1949年美國物理學家朗斯(Lyons)首先發現氨分子在振動過程中釋放雷射雕刻機出頻率為24,000MHz的電磁波，這是波長為1.25cm的微波，因此，人們斷定氨分子的能級之間的能量相差相當於一個波長為1.25cm的光子，或低能級的氨分子吸收了一個1.25cm的波長的光子後被激發到高能級上去。1953年美國物理學家湯斯(Towns)將位於高能級的氨分子分離出來，然後用相應能量的微波光子激勵它們，結果射入的是很少的幾個微波光子，射出的是大批同樣的光子，射出的微波束被放大了許多倍，這就是激光受激輻射的原理。1960年美國物理學家梅曼(Maiman)用這個原理制成了第一台紅寶石激光器。同年，伊朗籍物理學家賈范(Javan)相繼制作了He-Ne激光器。
激光的獨特性質和發展前景引起了人們的強烈興趣，不久就相繼出現了數百種能發射不同波長相幹光的激光器。1964年美國卡斯珀(Kasper)制成了第一台化學激光器。1966年蘭卡德(Lankard)等人首先制成了有機染料激光器，到目前為止，全世界已生產了幾千種類型的激光器，並研制成了高壓氣體激光器、氣動激光器、高功率化學激光器、准分子激光器，自由電子激光器和X線激雷射焊接機光器等新品種。
激光出現後，很快受到醫學和生物學界的極大重視。1961年紮雷特(Zaret)，以及坎貝爾(Campbell)等人相繼用激光研究視網膜剝離焊接術，並很快用於臨床。目前激光在醫療臨床上除氣化、凝固、燒灼、光刀、焊接、照射等治療應用外，在診斷和基礎理論研究方面出現了許多新技術，如激光熒光顯微檢查，激光微束照射單細胞顯微檢查技術，激光顯微光譜分析，生物全息攝影及細胞或分子水平的激光檢測和微光手術等。激光配合導光纖維的應用對各種體腔內腫瘤及其他疾患的診治，以及結合各種內窺鏡進行激光光敏療法診治腔內腫瘤新技術提供有利手段。利用激光治療心髒疾病和血管內斑塊栓塞，包括冠狀動脈粥樣硬化阻塞後的激光血管再通。
基於醫用激光的迅速發展，在激光生物醫學領域中形成了一些專門學科，如激光分子生物學，激光細胞學，激光人體生理學，激光診斷學，激光治療學，醫用激光工藝學，激光防護學，分子生物激光工程學等。在診治方面，激光已用於每一臨床學科，應用激光技術診治疾病的新方法將超過傳統的診治方法，激光技術將引起內外科治療的“革命”，激光技術還將更廣泛的應用於發現和治療癌瘤，進行咽喉外科手術以及縫合血管、神經、肌腱和皮膚，治療動脈硬化斑、血管栓塞和內科、皮膚科等的許多疾病。
常用於激光醫療的激光器有：
CO2激光器
CO2激光幾乎被生物組織在表200μm所吸收，因而在皮膚科、整形美容科被廣泛應用。除可以應用於表皮性治療外，還可以用於組織切割、切除和表皮磨削，在美容科發揮著巨大作用。
紅寶石激光器
紅寶石激光器是最早應用於醫療上的激光器。臨床常用其長脈沖模式，深入皮膚真皮層，破壞毛囊，永久性去除身體多餘毛發;調q模式，使黑色素細胞大量吸熱，並在超脈沖波的作用下破裂分解，可有效治療藍、黑和綠色文身及各種良性色素性病變。
翠綠寶石激光器
翠綠寶石激光器，可用於去除身體多餘毛發。經Q開關調制後，可用於去除文身及各種良性色素性病變。其作用原理和效果與紅寶石類似。
Nd:YAG激光器
Nd:YAG 激光器是醫學中用得較多的激光器，它的轉換率高，輸出功率大，單根晶體工作時輸出功率可達百瓦，比CO2氣體激光止血及凝固效果好，故在醫學上常用來做手術刀，廣泛應用於普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科經皮椎間盤手術等，切割血管豐富的組織，大大減少出血。Nd:YAG激光脈沖能量大，不易被水和血紅蛋白吸收，故穿透組織較深。
倍頻Nd:YAG激光器
Nd:YAG激光器采用倍頻技術可輸出532nm的綠色激光，可選擇適當脈寬對血管性病變組織進行治療。由於其穿透較淺，因而一般僅限於對較淺的血管性病變進行治療。另外，倍頻Nd:YAG激光也可廣泛應用於胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術，對於由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果。
脈沖染料激光器
脈沖染料激光器是液體激光器的一種，以染料為工作物質。目前，臨床常用的脈沖染料激光，其波長分別為532、577、585、590、595、600nm等，采用兩種脈寬(450和1500ns)，多種光斑直徑(3mm、5mm、7mm、10mm和3×5mm)，臨床主要用於治療多種血管性病變。
半導體激光器
較常用的810nm半導體激光器功率為0.5~25~60w，治療模式為0.1~9.9s單脈沖、重複脈沖及連續輸出，采用 400、600、1000nm接觸式及非接觸式光纖和探頭傳輸，汽化效果較1064nm快三倍，同時兼具良好的止血效果，術中術後出血少，術中光束對神經和組織沒有電刺激，產生煙霧少，病人損失少，出血少，疼痛輕，愈合快，並發症少，住院時間短，另外配以多種內徑的光纖可方便與任何一種內窺鏡匹配，在開放手術中也可靈活應用。
鉺激光器
鉺激光是一種固體脈沖激光，波長為294nm，處於光譜中人眼看不見的紅外區，激光脈沖頻率為1~20hz，能量密度為5j/ cm2~20j/ cm2，最大脈沖能量為1.5j。鉺激光具有獨特的生物組織作用特性，其波長恰好位於水的最高吸收峰值，由於皮膚中70%以上的成分是水，因此皮膚組織對鉺激光具有極強雷射打標機的吸收能力。當鉺激光脈沖作用在皮膚上時，激光能量迅速被組織吸收，雷射切割機引起淺層皮膚的快速升溫，導致組織的瞬間汽化分離和精密剝脫。每個激光脈沖汽化組織的深度僅為10~20μm，而激光的熱損傷也限定在10~20μm的范圍內，適合於去除手部、頸部和面部淺表、細小和較深的皺紋，同時對皮膚色素性疾病和毛發移植亦有理想的療效。其獨特的作用效果使術後色素沉著被控制在最小程序，尤其適合於較黑的和東方人的皮膚種類。
激光技術在飛機結構損傷修理中的應用
20世紀60年代第1台激光器發明以來，激光因其具有高方向性、高亮度、高單色性和高相幹性等優良品質而被廣泛應用於諸多領域，成為理想的加工熱源。激光經聚焦後光斑上的功率密度可達104~1015W/cm2，金屬材料在高的功率密度光的照射下會瞬間快速升溫、熔化甚至瞬間汽化。因此，應用不同的功率密度和加熱作用時間，激光就可實現表面熱處理、表面重熔、合金化、熔覆、焊接、切割、打孔、表面沖擊強化等不同的加工目的，是非常理想的加熱源。激光加工的表面改性技術已在飛機結構、航空發動機制造領域得到應用。我國使用激光熔覆技術熔鑄航空發動機渦輪葉片冠部、渦輪導向器，成功恢複了損傷件的形狀、尺寸和性能。
近些年來，隨著新機的快速裝備，鈦合金和複合材料已成為我軍現役飛機的主要結構材料。而激光由於具有高方向性、高亮度、高相幹性等優良品質而被廣泛應用於各個領域，它也必將在飛機結構修理領域扮演重要角色。
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