重庆医科大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）激光在医学中的应用

激光在医学中的应用2026/4/12

2026/4/12 1 激光在医学中的应用

辐射的常用计量单位d辐射强度dedldl功率密度OdsdScose连续激光W/cm?脉冲激光J/cm22026/4/12

2026/4/12 2 辐射的常用计量单位 ◼ 辐射强度 ◼ 功率密度 ◼ 连续激光 W/cm2 ◼ 脉冲激光 J /cm2 d I d  =  cos dI dI d dS   = = S

激光的焦点d=f0其中「是聚集透镜的焦距，θ是激光光束的发散角。一般光斑是圆的，则光功率密度41(W/cm)元f022026/4/12

2026/4/12 3 ◼ 激光的焦点 d＝f 其中f 是聚集透镜的焦距，  是激光光束的 发散角。 ◼ 一般光斑是圆的，则光功率密度

一般光照射到物质层通常有以下三个部分1、反射：一部分从表面反射回来。2、衰减a、吸收（在物质中一部分被吸收并转变为热）b、散射（另一部分通过物质，改变了它的传播方向并随后消失）3、透射：一部分透过物质。R+A+T=I2026/4/12

2026/4/12 4 ◼ 一般光照射到物质层通常有以下三个部分 1、反射：一部分从表面反射回来。 2、衰减 a、吸收（在物质中一部分被吸收并转变为热） b、散射（另一部分通过物质，改变了它的传播方向并随后消失） 3、透射：一部分透过物质。 R＋A＋T＝1

激光的生物学效应激光与生物组织相互作用最重要的作用是热效应。光学范围内的激光束的作用从刺激到完全破坏组织。可以分为以下各级：1、释放生物反应，无明显的热度2、局部组织发热，不损害其生命活力。3、损伤酶的作用。脱水和组织萎缩4超过一定温度以后出现不可逆的蛋白质凝结5、形成骊和薄的碳化层和炭化6、大7、组织的气化。2026/4/12

2026/4/12 5 激光的生物学效应 激光与生物组织相互作用最重要的作用是热 效应。光学范围内的激光束的作用从刺激到完全 破坏组织。可以分为以下各级： 1、释放生物反应，无明显的热度。 2、局部组织发热，不损害其生命活力。 3、损伤酶的作用。 4、脱水和组织萎缩。 5、超过一定温度以后出现不可逆的蛋白质凝结。 6、形成痂和薄的碳化层和炭化。 7、组织的气化

在活组织中激光照射，除热效应外，还有如下非热效应：电磁场效应强场对组织的激励、振动和自由基作用等。压力和冲击波效应如脉冲激光在焦点处功率密度达1018W/cm?可产生可观的一次压力。光化效应不同生物对不同的激光波长具有选择性吸收2026/4/12

2026/4/12 6 在活组织中激光照射，除热效应外，还有如下 非热效应： ◼ 电磁场效应 强场对组织的激励、振动和自由基作用等。 ◼ 压力和冲击波效应 如脉冲激光在焦点处功率密度达1018W/cm2 ,可产生可 观的一次压力。 ◼ 光化效应 不同生物对不同的激光波长具有选择性吸收

释放生物效应对有机染料的光子激活作用，它决定了选择性吸收。如用不同荧光染色剂在激光的辐射下对光的吸收1、一般可以诊断恶性肿瘤，如食道癌，胃癌的早期诊断。由于癌细胞与正常细胞对荧光染色剂的吸收有很大区别，一般癌细胞的吸收较强，所以在一段时间后癌细胞中的荧光染色剂还有相当数量，而正常细胞中已很少有荧光染色剂，当激光照射时，对激光的荧光图会有很大的差别。2、可以用于恶性肿瘤的治疗。如：丫啶橙能被癌细胞所吸收，而对正常细胞很少吸收甚至不吸收，当激光照射时产生光化学反应，达到杀死癌细胞的目的。这种效应也称为趋光性效应。2026/4/12

2026/4/12 7 ◼ 释放生物效应 对有机染料的光子激活作用，它决定了选择性吸收。 如用不同荧光染色剂在激光的辐射下对光的吸收。 1、一般可以诊断恶性肿瘤，如食道癌，胃癌的早期诊断。 由于癌细胞与正常细胞对荧光染色剂的吸收有很大区别， 一般癌细胞的吸收较强，所以在一段时间后癌细胞中的荧 光染色剂还有相当数量，而正常细胞中已很少有荧光染色 剂，当激光照射时，对激光的荧光图会有很大的差别。 2、可以用于恶性肿瘤的治疗。 如：丫啶撜能被癌细胞所吸收，而对正常细胞很少吸收甚 至不吸收，当激光照射时产生光化学反应，达到杀死癌细 胞的目的。这种效应也称为趋光性效应

激光热效应在医学上应用1、凝结生物体吸收激光以后，由热效应引起的温度上升导致蛋白质变质的现象。因为凝固是光引起的，所以叫光凝固。当温度超过十56C时，可以观测到蛋白质的变质现象。例如：在+61℃卵白脱在几秒钟内凝固，血红在+63℃时凝固。凝固可以破坏病理组织（坏死），也可以封闭血管止血这种方法最早用于眼科，如视网膜脱落的焊接至今这种方法还在应用2026/4/12

2026/4/12 8 ◼ 激光热效应在医学上应用 1、凝结 生物体吸收激光以后，由热效应引起的温度上 升导致蛋白质变质的现象。因为凝固是光引起的， 所以叫光凝固。 当温度超过＋56ºC时，可以观测到蛋白质的变质现 象。例如：在+61ºC卵白脱在几秒钟内凝固，血红 朊在＋63ºC时凝固。凝固可以破坏病理组织（坏 死），也可以封闭血管止血。 这种方法最早用于眼科，如视网膜脱落的焊接。 至今这种方法还在应用

■2、切割用聚焦的激光在组织上运动，通过快速燃烧从而分离组织。这时在切口的两边组成一个坏死区它封住了血管。因此激光切口的失血最少。激光刀的优点不接触被切物、无压力，术后的疼痛比其他外科手术刀做的手术要轻些2026/4/12

2026/4/12 9 ◼ 2、切割 用聚焦的激光在组织上运动，通过快速燃烧从 而分离组织。这时在切口的两边组成一个坏死区， 它封住了血管。因此激光切口的失血最少。 激光刀的优点不接触被切物、无压力，术后 的疼痛比其他外科手术刀做的手术要轻些

3、气化组织完全变成烟和蒸气，这时由于物体强烈地吸收了激光引起的。这样就可以无接触地将有病的组织破坏掉，而临近的健康组织则不受损伤神经外科医生很乐意采用这种方法2026/4/1210

2026/4/12 10 ◼ 3、气化 组织完全变成烟和蒸气，这时由于物体强烈地 吸收了激光引起的。这样就可以无接触地将有病 的组织破坏掉，而临近的健康组织则不受损伤。 神经外科医生很乐意采用这种方法