临床激光消融（Laser AblationLA）及相关知识

临床激光消融（LaserAblation，LA）及相关知识激光的起源与医学激光的发展激光，这一改变世界的光束，是20世纪人类继核能、计算机、半导体之后的又一伟大发明，是人们长期对量子物理，波谱学，光学和电子学等学科综合研究的成果。激光是一种受激发射的、人工制造的特殊光。其英文全称为

"LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation"（LASER），直译为“通过受激辐射扩大的光”，曾被译为“莱塞”“镭射”“光受激发射”，1964年在钱学森教授建议下，正式改名为“激光”。早在1916年，著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦就提出了受激辐射的概念。根据他的理论，电子围绕原子核在固定的轨道上运动，通常处于最低能量状态，宛如停留在坡道最下方的石子。当外界给予电子足够的能量激发时（如通过光照射），电子会跃迁至高能级，就像石子被推向坡道上方。然而，高能态并不稳定。失去持续推动力后，电子自然回落至低能级，释放出能量。这一能量释放过程有两种可能：自发辐射和受激辐射。在自发辐射中，电子随机释放光子，这些光子的方向、能量和相位彼此无关，因此形成的普通光杂乱无章。而在受激辐射中，如果有一个光子以恰好合适的能量撞击高能态电子，就能诱导其跃迁，同时释放出一个与撞击光子完全相同的新光子，这种一传二、二传四、雪崩般扩增的现象，正是激光产生的核心机制。依据此理论，人类发明了激光器:

一种可以系统产生受激辐射、放大并整合光子的设备。1954年Gordon和汤斯根据爱因斯坦的理论研制了受激辐射光放大器。1960年Maiman研制了世界上第一台激光器——红宝石激光器。1961年美国医师Campbell、Koester等开始用红宝石激光对剥离的视网膜进行“焊接”；Solon、Zeret和Eichler等发表了首批激光医学论文，题目为《激光的生物学作用》《光脉冲引起的眼损伤》等，开创了激光治疗（lasertreatment）的先河。1963年，Goldman开始将红宝石激光应用于良性皮肤损害和文身治疗并取得成功。Mulvaeny把氨激光引入泌尿科照射尿道恶性肿瘤。Mulilns观察了用二氧化碳（CO2）激光器对肝的切除手术。1965年北京同仁医院开始了红宝石激光视网膜凝固的动物实验。1966年匈牙利学者Mester提出了弱激光（lowlevellaser，LLL，也称低能量激光）概念。1969年Stella用为外科手术研制的CO2激光器第一次进行了脑肿瘤手术。1969年7月在伦敦召开了医用激光会议。至20世纪60年代末，世界有关激光医学方面的论文已有数百篇之多，专著十多部，如《激光和细胞》《激光癌肿的研究》《激光在外科的应用》等，从1964年开始，美国，英国，苏联相继召开了激光生物医学方面的各种专业学术会议。于是激光医学的研究在各国兴起，但作为一门学科的研究，它仍然处于初级阶段，很不成熟。20世纪60年代是激光医学的基础研究阶段，激光医学作为一门新兴的学科，正在逐步形成。20世纪70年代是激光广泛应用于临床的阶段。随着应用激光器的改进和发展，70年代初激光已广泛地用于临床。1970年Bopohula等应用氦氖激光治疗了高血压等内科疾病；1970年Goldman等人首次用连续CO2激光治疗基底细胞癌和皮肤血管瘤；1971年Nath成功地研制了激光窥镜的光导体（光导纤维）。1973年Kaplan发表了关于CO2激光器临床应用的第一篇报告，后来又先后发表了关于乳房手术、整形外科及妇科手术方面的报告。1975年4月在纽约州科学院举行了第三届激光会议。在Goldman的报告中，说明了激光的多种用途及其重大意义，其中包括通过光子作用对肿瘤进行破坏以及激光在眼科、耳鼻喉科、外科的应用等。1975年11月在以色列举办第一届国际激光外科手术会议。1976年在慕尼黑大学医院的泌尿科开始了用Nd：YAG激光器配合膀胱镜对膀胱肿瘤进行了处理和治疗。1977年Kaspers使用氦氖激光器做了激光针灸（laseracupuncture）实验。在我国，1971年上海第六人民医院发表了第一篇关于红宝石激光凝固视网膜的临床报道。70年代末，我国已能制造10多种医用激光器，并用于治疗250多种疾病，有上百万例患者接受了治疗。1980年在东京举行第一次国际激光医学学术交流会时，我国激光医学工作者用激光光动力治疗肿瘤的病例数是最多的，我国在激光光针的应用方面居世界领先地位。20世纪70年代，掀起了一场世界范围内的激光医疗热，从1975年在以色列召开第一届国际激光外科学会议开始，到1979年在美国底特律召开的第一次国际激光研讨会，到会代表由第一次的8人增加到400余人，代表了16个国家。1977年六月，中国国家科技情报所在武汉主持召开了我国第一届全国激光医学学术交流会，有23个省的243个部门单位的270人参加了会议，共收集80余篇论文，从而掀起了国内激光医学的热潮。70年代末统计，我国已将各种激光器用于50多种疾病的治疗，有100万人次接受了治疗，居世界第一位。据上述情况，人们称20世纪70年代为激光的“临床应用期”。经过20年的基础研究，临床诊断和应用，20世纪80年代，全世界已形成了一个激光基础研究、临床应用、激光器研制、激光医学教育等较为完善的体系，作为一门边缘学科——激光医学已趋于成熟。20世纪80年代后期，我们国家和部分省市已有计划地将激光医学的科学研究列入“六五”“七五”“八五”攻关项目，20世纪90年代激光医学被列入国家的“八五”规划，20世纪80年代，无论从质量上，功率上，都无法与国外相比，而90年代以后已逐渐追上了国际水平，目前，国内大多数医疗单位所用的弱激光器均是国产的。如果说20世纪80～90年代是激光医学的形成和发展时期，那么90年代以后，激光医学则向更深层次，更科学化，更有利于人类健康的方向向前迈进了一大步。激光物理特性激光与普通光源相比，主要有以下几点显著不同：①颜色单一性（单色性）：普通灯光的光包含各种不同波长的光。而激光几乎只有单一波长，发出的光颜色纯净，稳定一致；②方向性：普通光源朝四面八方发射光子，而激光则形成一束笔直前进、几乎无扩散的细光束。其能量被高度集中在极小的空间内，因此即使在远距离也能保持极高亮度和能量；③相干性:激光束中的所有光子频率相同、振动方向一致、相位同步，因此能产生强烈的干涉现象。在医学领域，从最初的皮肤美容，到眼科手术，再到肿瘤治疗和基因工程，激光技术的精准、高效、微创，正在不断刷新着医疗水平。激光以它独特的优点，解决了传统医学基础研究、临床诊断和治疗中所不能解决的许多难题，从而引起国内外医学界和相关科学工作者的关注。激光在医学应用激光在医学上的应用大致可以分为激光诊断和激光治疗两大类。激光诊断激光诊断典型的应用如：激光共聚焦扫描显微镜：用于观察组织切片细胞结构；光学相干断层扫描（OCT）：尤其在眼科，被广泛用于视网膜、角膜等结构的无创成像；激光荧光检测：早期癌症筛查中的重要手段。激光诊断具有非侵入性、高分辨率、实时性等优点，为疾病的早期发现和精准定位提供了强有力的支持。激光治疗激光治疗,

又分手术治疗与非手术治疗。①

激光手术治疗：在医学上用于手术治疗的激光称为强激光（Powerfullaser），其定义是激光照射生物细胞组织后，直接造成该生物组织的不可逆损伤。用于手术的激光手术刀，称“光刀”，它是通过激光器导光系统聚焦后射出一束极细（光斑直径最小可达微米级）、功率密度极大的激光光束，其“刀头”温度可达数百甚至上千度，因此，这种“光刀”对生物组织除了与金属手术刀有相同的“切割”作用外还可以进行汽化和凝固治疗。此外，还有一种被称为“冷效应”的激光，如准分子激光，其波长在193～351纳米的紫外波段，其热损伤很小，它对生物组织是通过化学分解作用裂解分子键，达到消融的目的，在激光心肌血管成形术以及治疗眼屈光不正时常用到。激光手术疗法的特点是：无接触、视野大、不出血或出血少，减少了医源性感染。做肿瘤切除时，可防止癌细胞从血道转移，手术精确度高，不仅可以对角膜进行切削，还可做血管吻合术，进行显微外科手术，可以进行内镜手术等。由于以上特点，激光手术疗法将有着广阔的发展前景。②

激光非手术治疗，就是用弱激光（lowlevellaser）进行治疗。弱激光的定义是：照射时不会对生物组织直接造成不可逆损的激光称为弱激光（或称低强度激光）。它有别于用于手术治疗的“强激光”，两者的生物作用机制完全不同，在临床应用时，治疗目的和治疗方法也完全不同。弱激光的治疗方法有：激光理疗，激光针灸，激光血液疗法和激光光动力疗法等。激光消融作用原理激光消融通过细径光纤将高能激光传输到靶组织内部，激光能量在靶区会转化为热能，使局部组织温度升高到60～100℃。在这一温度作用下，组织细胞会发生凝固性坏死，从而达到去除病灶的治疗效果。主要通过以下步骤实现：①聚焦与传输：通过细径光纤将高能激光（如Nd:YAG激光）精准传输到靶组织内部，使激光能量集中在极小的区域内，实现高精度定位；②能量吸收与转化：组织中的生色基团（如水分子、色素等）吸收激光能量，将光能迅速转化为热能，使局部组织温度瞬间升高至60-100℃;③

组织破坏：高温导致组织细胞内的蛋白质变性、细胞膜破裂，进而引发细胞凝固性坏死、汽化甚至炭化，从而达到消除病变组织的目的。适用范围①

甲状腺小结节（尤其邻近危险结构的病灶）：对于位置特殊、邻近重要结构的甲状腺小结节，激光消融能够精准操作，降低对周围组织的损伤风险；②前列腺增生：可用于治疗前列腺增生，缓解患者排尿困难等症状；③肝脏小肿瘤：针对体积较小的肝脏肿瘤，能够有效清除病灶；④骨、脊柱转移瘤：对于骨和脊柱部位的转移瘤，可减轻患者疼痛，控制肿瘤进展。优点①

穿刺针径细（21G甚至更细），创伤小：细径的穿刺针能够最大程度减少对患者的创伤，术后恢复速度较快；②

消融范围精准，可控性强：医生能够精确控制激光的作用范围和能量，确保治疗只针对病灶区域，减少对正常组织的损伤；③适合高风险解剖区病灶：在解剖结构复杂、治疗风险较高的区域，激光消融凭借其精准性和可控性，能够安全有效地进行治疗；④更快的消融速度：激光能量集中，局部升温速度快，导致消融时间短，效率高；⑤

更低的能量消耗：激光消融功率低，导入热能低，减少对周围组织的损伤，降低副作用风险。缺点①单点消融范围小：由于单点消融所能覆盖的范围有限，对于较大的病灶，需要进行多点、多纤维消融，增加了治疗的时间和操作难度；②耗时较长：相较于一些快速消融技术，激光消融完成整个治疗过程所需的时间相对较长，对患者配合度和耐受性有一定要求；③对操作人员经验要求高：该技术的操作需要操作人员具备丰富的经验和精湛的技术，以确保治疗的安全性和有效性；④适用范围受限：主要适用于小肿瘤或对精度要求高的病灶，对于靠近重要结构、体积较大或位置复杂的病变，可能因技术局限性而无法完全覆盖或存在风险；⑤费用较高：设备成本及操作技术要求导致整体治疗费用相对较高，可能增加患者经济负担。总结激光消融技术目前在医学、工业等多个领域均有应用，在医疗行业的应用主要有：①

医疗领域的肿瘤治疗：激光消融可用于浅表肿瘤（如皮肤癌）及部分内脏肿瘤（如肝癌、肺癌等），通过精准消融肿瘤组织，减少对周围正常组织的损伤。但因设备成本高、操作复杂，目前市场份额相对