激光是60年代初出現的一種新型光源，激光以其高亮度、高單色性、高方向性和高相干性，引起普遍重視，并很快在工農業生產、科學技術、醫療、國防等各個領域得到廣泛應用。激光醫學是激光技術與醫療科學有機結合的產物，激光在70 年代開始廣泛用于臨床;90 年代，隨著新型激光器的研制成功，激光與醫療、生物組織科學緊密結合，研究范圍日益擴大。 Nd:YAG 激光器以其增益高、閾值低、量子效率高、熱效應? ⒒敵閱芰己謾⑹屎細髦止ぷ髂Ｊ?連續、脈沖) 等特點，在當今各種固體激光器中應用物質相互作用的效果是不同的，不同波長的Nd:YAG激光器采用連續、脈沖等方式工作使激光與不同部位的生物組織相互作用，可以獲得良好的療效。醫用Nd:YAG 激光器在外科手術、眼科、牙科、口腔科、耳鼻喉科、皮膚科、美容等方面應用廣泛，特別是治療皮膚色素性疾病，有創傷? ⒂蝦謾⑽薨毯鄣榷撈賾諾悖疚鬧饕檣躈d:YAG 激光器的特性以及在治療皮膚疾病方面的應用，使讀者了解各種激光器的性能及不同種類激光治療儀的治療效果。 一、Nd:YAG 激光器的特性 能產生激光的系統，稱為激光器。一臺簡單的激光器通常由工作物質、泵浦源和諧振腔三部分組成。自1960 年第一臺激光器誕生以來，已有上百種激光器問世。形形色色的激光器彼此之間差異極大，根據產生激光的工作物質，有氣體、液體、固體和半導體激光器等。固體激光器是以固態基質中摻入少量激活元素為工作物質的激光器，工作物質的物理化學性能主要取決于基質材料，而其光譜特性主要由發光粒子的能級結構決定。但發光粒子受基質材料的影響，其光譜特性將有所變化，有的甚至變化很大。用作基質的主要有剛玉、石榴石晶體及各種玻璃等。發光粒子稱為激活離子，最常用的激活離子為釹、鉻等稀土元素離子。例如世界上第一臺激光器所用工作物質為紅寶石，就是摻入極少量鉻離子的剛玉。以摻有一定量釹離子(Nd3 + ) 的釔鋁石榴石( YAG) 晶體為工作物質的激光器，稱為摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG) 激光器。摻釹激光器是當前應用最廣泛的固體器件之一，在激光加工、醫療、軍事等領域應用廣泛。 圖1 Nd:YAG 的能級圖Nd:YAG 激光器為四能級系統，室溫下有多條熒光譜線，正常工作條件下(室溫) 1064 納米波長激光振蕩最強，簡化能級如圖1 所示。如果在諧振腔中插入標準具或色散棱鏡，或以特殊設計的諧振腔反射鏡作為輸出鏡、使用鍍有高度選擇性介質膜的反射鏡，抑制不需要的波長的激光振蕩，可獲得所需波長的激光躍遷，如1319 納米、1338 納米、946 納米等。輸出波長為1064 納米的Nd:YAG 激光器，經過倍頻( KTP) 晶體后可產生波長為532 納米的激光。輸出光有連續、準連續等形式。 Nd:YAG 中摻入Nd3 + 濃度應合理，摻雜濃度高，則吸收率高、反轉粒子數高、激光器的效率高，但是摻雜濃度太高時，轉換效率不僅不會增高，反而會下降，甚至出現濃度淬滅現象。Nd 原子濃度一般在015%～115% 以內，濃度較高會縮短熒光壽命，使展寬線變寬，在晶體中引起應變，最終導致光學質量變差、效率降低。應用中，可根據需要選擇合適的摻雜濃度，從而提高激光器的性能，對于Q 開關3 運轉，選擇高濃度的摻劑(112%) ，以產生高儲能;對于連續運轉，通常選擇低濃度的摻劑(015%～018%) ，以獲得優良的光束質量。增益介質的尺寸通常根據激光器的增益選擇，高增益的激光器選擇大尺寸的YAG 棒，長度可達150 毫米，低增益的激光器通常選擇短的激光棒，有幾毫米或十幾毫米，太長的激光棒不僅不能提高增益，反而會因為吸收損耗等因素而降低效率。 Nd:YAG 激光器采用激光二極管(LD) 作為泵浦源，體積? ⒅亓殼?、效率高、寿命长，不需要冷嚷數统，为激光系统小型化提供翑\欣跫D 泵浦Nd:YAG 激光器的結構形式有端面泵浦和側面泵浦兩種。端面泵浦方式靈活方便，通過光纖耦合的泵浦光發散角小，可與固體激光器的基模相匹配。側面泵浦可采用多個LD 陣列，散熱效果好，可提供較強的泵浦光，適合大功率運轉。 LD 泵浦的全固態調Q 激光器是把能量以激活離子的形式存儲在增益介質的激光高能級上，集中在一個很短的時間內釋放出來，可產生高重復頻率、高峰值功率、脈寬可調節等特性，在光學檢測、原子分子物理、光譜學、非線性光學、激光醫療、激光雷達和光電對抗等領域具有重大應用價值。Q 開關激光器脈沖短、峰值功率高，熱效應小，Q 開關激光聚集在靶點組織時會產生沖擊波，靶點組織受到機械性的微爆破作用。國內外已有很多關于Q 開關Nd∶YAG激光在醫學領域中各個方面的應用報道，如外科手術、眼科、牙科、口腔科、耳鼻科、皮膚科等。調Q 激光器的工作方式多種多樣，分為主動式調Q 、被動式調Q 、轉鏡調Q 等。主動式調Q 激光器主要有聲光調Q 、電光調Q ，可飽和吸收調Q 激光器是被動式調Q 激光器。聲光Q 激光器具有插入損耗? ⒌髦頻繆溝汀⒁子肓す餛髖浜匣竦酶咧馗綽示蘼齔?、稳定性好等又Z?，但对高能量激桂Q韉目嗇芰喜?，只能用釉戱W鲆嫻牧す餛鰲５綣釷 開關激光器具有開關時間短(10 - 9秒) 、輸出脈寬較窄(10～20 納米) 、效率高、調Q 時刻可精確控制、峰值功率高(幾十兆瓦以上) 等優點，缺點是半波電壓較高，需要幾千伏的高壓脈沖。被動式可飽和吸收調Q 激光器適于高重復頻率、高功率的激光器，產生窄脈寬巨脈沖的同時，譜線變窄，達到選擇相同能量和動量光子的作用，但它是一種被動式Q 開關，不能人為控制調Q 脈沖的產生時刻。轉鏡調Q 激光器屬于慢開關型，無插入損耗、無光損傷，用于能量較大的脈沖激光器，可獲得峰值功率在幾十兆瓦以上、脈寬為納秒級的巨脈沖，主要缺點是高轉速下的機械磨損影響其使用壽命，且裝配工藝要求高，目前已基本不用。 二、Nd∶YAG激光器在醫療方面的應用 激光治療皮膚色素疾病以及激光美容的理論依據是1983 年美國的安德森(Anderson RR. ) 和帕里什(Parrish JA. ) 醫生提出的“選擇性光熱解”理論。選擇性光熱解作用就是激光能量有選擇地被某些特定組織成分吸收，熱效應產生的熱量破壞這些特定的組織成分。人體自身的免疫和代謝系統可將這些被破壞的組織碎屑吸收并排出體外，從而達到治療色素疾病的目的。該理論指出了皮膚組織對不同波長激光吸收的差異，以及不同脈寬的激光脈沖對各種皮膚疾病的影響。該理論是激光治療皮膚類疾病的基礎，為激光醫學的發展指引了方向，推動了醫用激光器的迅速發展。在隨后十幾年里，醫學領域涌現了大量不同波長的激光器。這些激光器在治療色素類疾病(如太田痣、胎記、雀斑、黃褐斑、老年斑) 以及血管類疾病(如鮮紅斑痣、血管瘤、毛細血管擴張)等方面都取得了較好效果。激光利用選擇性光熱解作用原理治療皮膚疾病，可對目標組織產生局部的高度破壞，而對周圍組織的傷害很? Ｎ舜锏窖≡裥怨餿冉庾饔?，眳Q胙∮們〉鋇牟ǔぁ⒙齔蹇磯紉約澳芰棵芏齲煌櫓詹煌ǔさ募す猓頤峭ǔＯＭす餛鞴庾幽芰康木蟛糠幟芄槐荒勘曜櫓眨恢芪ё櫓盞慕仙佟? Nd:YAG 主要的三條熒光譜線中，中心波長1064 納米的激光最容易形成振蕩，譜線熒光最強，約占整個譜線能量的60 %，它可以較深地穿透皮膚，被深色素細胞高度吸收，能更有效地清除較暗色或發炎的組織。根據選擇性光熱解作用原理，可用于治療皮膚深層的色素疾病，當今醫用Nd:YAG 激光器的輸出波長多是1064 納米。面部色素性病變傳統的治療方法有冷凍術、皮膚磨削術、化學剝脫術及二氧化碳激光治療術等，現在已逐漸被全固態激光治療所取代。用1064 納米Nd:YAG 調Q 激光治療面部色素性病變時，應根據病變的性質、病灶的部位、患者的年齡及性別等因素合理判別治療參數，并在治療過程中進行適時調整，找出具體的最佳治療參數標準，病變組織選擇性吸收激光的能量后即被粉碎，并逐漸被自身吞噬細胞清除，最終達到祛除病灶且不留斑痕的目的。 1064 納米波長的激光穿透力深，可被皮膚深層的黑色素細胞選擇吸收，治療太田痣時對其周圍組織熱損傷? ６鳴 開關則利用其沖擊波的脈沖波將色素細胞擊碎，再通過吞噬細胞將色素顆粒吞噬，使色素減退且不留疤痕，具有高選擇性、高效性、安全可靠、操作簡便的優點。由紋眉所致異物反應屢見不鮮，紋眉液色素物質殘留于局部，出現紅腫、浸潤、鱗屑、瘙癢。以往通過外用或局部注射皮質類固醇僅能緩解癥狀、不能清除病變，局部炎癥還會復發。采用1064 納米激光治療時，紋眉液中色素顆粒選擇性吸收激光能量后被擊碎，網狀內皮系統會將其吞噬、排泄，從而祛除病因。另外，由于該儀器采用Q 開關技術，光能量在5～10 秒內釋放出來，作用時間短，對周圍組織熱損傷小，可避免疤痕、萎縮或皮紋改變等現象，且無色素減退或沉著。1064 納米經倍頻晶體產生532 納米激光輸出，對褐色、紅色的皮損和色素有效，皮膚中的色素顆粒吸收激光后破裂，而細胞框架則被完整保留，皮膚能很快康復。這一波長的激光用于治療雀斑，副作用? ⒉僮鞣獎?、无疤亨P沂鹺蠡だ硪蟮汀? 1064 納米Nd∶YAG激光切除人工晶體前膜安全有效，患者沒有不適感，不需要全身麻醉，減小了手術風險，已替代傳統的手術切除虹膜，成為青光眼的首選治療方法。 激光手術溫度高，有很好的殺菌作用，術后很少感染;激光治療安全，基本上沒有并發癥，手術時間短、止血效果好、傷口愈合快;激光束能量高，能到達普通手術刀無法進入的部位，并且位置精確，可以做顯微手術，減少了對病變以外組織的傷害。1064 納米Nd∶YAG調Q 激光還可用于治療喉和喉咽部血管瘤、后發性白內障、牙周病等疾? Ｐ閱芏撈氐腘d∶YAG激光器必將越來越廣泛地用于醫療領域。 文章注釋： Q 稱為品質因數，它與諧振腔的損耗成反比，如果改變損耗，就可以使Q 值發生相應變化，這種技術稱為調Q 技術。在泵浦開始時使諧振腔高損耗、低Q 值，不能形成振蕩(即不能產生激光) ，使高能級的反轉粒子數大量積累，到最大值時，損耗突然減小，Q 值突增，激光振蕩建立，產生峰值功率很高的巨脈沖激光。用不同的方法控制不同類型的損耗，就形成不同的調Q 技術，由此可做成不同類型的Q 開關。