激光与生物组织的相互作用(激光的生物作用机制)

激光的生物作用机制

具体应用 光纤通信 光纤常被电信公司用于传达电话、构建网络等。

跟传统的铜线相比光纤的信号衰减小、抗干扰能力高， 光纤传播 特别是在远距离、大容量传输场合，光纤的优势更为明显。军事科技 激光在科技、军事上的应用也有很多。如激光光谱、激光雷达、激光武器(远程击毁导弹)等等。工业生产 纤绿激光 激光在工业上的应用也非常的广泛。如激光打标、激光打孔、激光裁床、激光切割、激光绣花等等。激光的迅速准确的特性能够更好的在工业生产上发挥重要作用，同时也能够更好的节约成本。医疗卫生 在医学、生活中激光的应用也非常广泛。如激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗，其中激光治疗又分为：激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。炫酷流行 生活讲究炫酷，镭射就是个很好的激光应用例子，他可以把影像在空中投影，就是我们常说的空气投影，手表上就可以没有表面，中间悬空显示时间，保准你回头率高！ 日常生活 随着科技的发展，激光也走入了人们的日常生活。便有了激光灭蚊的产品推出，利用激光消灭蚊子。激光器每秒可击毙50只到100只蚊子。除了速度快之外，该激光器还很精准，还能区别蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子之类。激光治疗 激光技术作为一种新的科学技术有着广阔的应用前景。快速、精准是其最大的优势，激光不仅能够在精密仪器上打标，还可以对地毯等快速的切割。激光机在现代的工业事业上功不可没。推进工业的快速发展。激光走进了人们的生活同时也加速了人类社会的进步。

激光的生物作用与效应

辨别激光处理过的大蒜

1、激光处理过的大蒜是不会生芽的，如下图，

未经过激光处理的大蒜会生芽，如下图，

2、经过激光处理的大蒜是没根的，

未经过激光处理的大蒜有根须。

激光对组织的生物学效应

准分子激光器

准分子激光器excimer laser，以准分子为工作物质的一类气体激光器件。常用相对论电子束（能量大于200千电子伏特）或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。

基本信息

含义

准分子为工作物质一类气体激光器

诞生时间

1970年

特点

利用强电子束激励液态氙

基本简介

所谓准分子激光，是指受激二聚体所产生的激光。之所以产生称为准分子，是因为它不是稳定的分子，是在激光混合气体受到外来能量的激发所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒。准分激光是一种气体脉冲激光，所产生的是波长为193nm的准分子激光，它是一种超紫外线光波，此波长的激光吸收范围窄，激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质吸收，超过这个范围的组织不会吸收到激光，每一个激光脉冲可以切削0.2到0.25um厚度的生物组织，所以周围的组织不会损伤。

准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应，所谓光化反应，是指组织受到远紫外光激光作用时，会断裂分子之间的结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，对周围组织则没有影响，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。它的波长短，不会穿透人的眼角膜，因此对于眼球内部的组织没有任何不良的作用。

准分子激光在医学上主要用于屈光不正的治疗，如用PRK、LASIK、LASEK等方法进行屈光不正的治疗，是目前临床上应用比较普遍、安全、快捷、有效、稳定的屈光不正治疗方法

激光与生物组织的相互作用 filestyle: pdf

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激光与生物组织相互作用时主要有哪些效应

激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）。

1 单色性好：普通光源发射的光子，在频率上是各不相同的，所以包含有各种颜色。而激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。 由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长，使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。此外，激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用，已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。

2 相干性好：由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。激光为我们提供了最好的相干光源。正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。

3 方向性好：激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。 激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。

4 亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012－1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。

激光与生物组织的相互作用是什么

光化学效应是指物质的分子吸收了外来光子的能量后激发的化学反应。普通光与生物组织作用时，在一定条件下就可产生光化学效应。

例如，视紫红质受光照后发生的漂白过程。人体皮肤中的麦角胆固醇在阳光作用下变成维生素D2，以及在叶绿体存在的条件下，阳光照射可使水和二氧化碳合成碳水化合物和氧气。激光作为一种能量高度集中、单色性极好的光源，它还可以引起一些普通光不起引起的光化学效应。

丁达尔效应，也叫丁达尔现象，或者丁铎尔现象、丁泽尔效应、廷得耳效应。

当一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，丁达尔效应的出现从而也寓意着光可被看见。

丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法。

激光对生物组织的影响

激光的生物效应是由许多杂因素决定的，它与激光的性能、生物组织的性质以及作用时间和方式有关。

1、热作用

激光照射生物组织时，激光的光子作用于生物分子，分子运动加剧，与其他分子的碰撞频率增加，由光转化为分子的动能后变成热能，热能先储存在直接受照射的部分组织中，然后逐渐传给周围组织，可在几毫秒甚至更短的时间内使局部组织温度升高200~1000°C，而且温度为45~50°C左右的状态持续一分钟左右。为此将造成蛋白质变性，生物组织表面收缩、脱水、组织内部因水分蒸发而受到破坏，造成组织凝固坏死，当局部温度急剧上升达几百度甚至上千度时，可以造成照射部分炭化或汽化。

2、压强作用

由激光照射产生的压强作用可由激光本身的辐射压力形成的压强和由热能引起的汽化压力，当高能量激光作用于生物组织时，其光能瞬时转化为热能，使局部组织出现瞬时高热和急剧温升，引起组织蒸发、膨胀和汽化，局部体积剧增，从而使细胞和组织内部的压强迅速增加，引起微型爆炸，压强破坏力很强，可以轻易地将组织撕裂

激光在临床的应用，就是利用激光引起的压强作用，如眼科中的压力打孔。

3、光化学作用

当激光剂量还没有高到破坏生物物质时，激光诱发的光化学作用就可能成为重要的生物学效应之一。激光诱发的光化学反应可导致酶、氨基酸、蛋白质和核酸等变性失活，分子高级结构会有不同程度的变化，从而产生相应的生物效应，如杀菌作用。根据光化学反应过程不同可分为光介质、光氧化、光聚合、光敏导构和光敏化间接作用等。

4、电磁场作用

激光是一种电磁波，可聚焦成强大电场，这种高强度电场可以产生很多生物效应

5、生物刺激作用

低能量弱激光对生物组织产生一种生物刺激作用，它不破坏或损伤组织和细胞，而是对损伤的组织和细胞的修复或愈合含有促进作用

激光对生物体组织产生什么作用

准分子是波长为193纳米的激光，作用于生物组织时发生光化学效应，使细胞组织气化、分解，以达到组织切削的目的，其对周边的组织不产生影响，准分子激光又分造成表层手术和板层手术。

飞秒激光是波长1000到1053纳米的红外激光，以脉冲形式运转，在角膜基质层间进行了两次不同深度的切割，再分离、取出一个透镜式的片状角膜组织，从而改变眼的屈光状态，飞秒激光手术又分为半飞秒和全飞秒。