干货 | 一文深入了解激光在医疗领域的创新应用

激光产业链非常庞杂，应用范围也非常广。

上游零部件：材料与元器件行业，主要含组建激光加工设备的光学、机械、电控、气动零部件，以及相关控制平台与软件系统；

中游整机：激光器、激光加工设备制造业；

下游应用：主要是激光加工在汽车、钢铁、船舶、航空航天、消费电子、高端材料、半导体加工、机械制造、医疗美容、电子工业等行业中的应用。

本文将从诊断、治疗等方面先带大家深入了解激光在医疗美容领域的应用。

1、激光医疗产业链及应用简述

2、激光诊断：激光荧光光谱诊断、激光多普勒诊断、激光拉曼光谱诊断、激光散斑诊断、激光全息技术

3、激光治疗：激光手术、在眼科中的应用、在皮肤科及整形外科领域中的应用、激光光动力治疗（光化学治疗）、激光针灸、激光在其他科室的应用

4、代表企业及产品

激光医疗产业链

*来源：中科战略产业技术分析中心

医美激光器：手持医美设备要求轻便化，激光器设计采用标准与其它应用领域有所差异。皮秒激光、飞秒激光、医用超快激光器、半导体激光器、射频激光器等新型激光器加载在各类美容仪器中，常见的光子嫩肤、激光脱毛、点阵激光等医美项目也都用到了激光原理。

在临床方面，激光技术普遍使用在眼科、皮肤科等多种疾病诊断治疗中，和导管、内窥镜的结合也更加紧密，开始向心血管、胃肠道、肿瘤早期诊断方面渗入。

除此以外，激光焊接机、切割机、数控转塔冲床等各种加工设备和数控系统、辅助装备等也在医疗器械生产过程中扮演着重要角色。

如前所述，激光技术的核心是激光器，激光器的种类很多，各种比较成熟的激光器在医学上都获得了不同程度的应用。一般来说医用激光器必须是小型、可移动、操作性好、容易检修的，比工业用激光器要求更严。

医用激光器及其应用案例

在激光医疗这条赛道上，有像奇致、佰福、密尔、科英、镭健等专注光电医美产品开发的赛手，近几年来，联赢、锐科、英诺、炬光、大通等老牌激光企业也开始加速布局医疗市场。

激光对生物体的效应是医学应用的物理基础，它主要体现在如下方面：

（1）热效应（最重要）：可用于凝结、切割、气化；

（2）电磁场效应：强场对组织的激励、震动和自由基作用等；

（3）压力和冲击波效应；

（4）光化效应：不同生物对不同的激光波长具有选择性吸收。

但激光在医学中的应用通常是以上四个作用综合造成的结果，很难一概而论。目前，激光在医学中的应用主要可分为诊断和治疗两大类。其中，前者是以激光作为信息载体，后者是以激光作为能量载体。多年来，激光技术已成为临床治疗的有效手段，也成为了医学诊断的关键技术。

随着汽车车速的不断提高，汽车交通事故经常发生，特别是在夜间、下雨、下雪、雾霭等低能见度的天气下行驶，更是造成交通事故贫乏的主要原因。据统计，虽然夜间行车在整个公路交通中只占四分之一，但有55%的交通事故却是在夜间发生的。

激光诊断技术爱开辟了非侵入性、微量化、自动化及实施快速诊断疾病的新途径，其应用遍及眼科、肿瘤科、外科、内科、皮肤科、妇产科、耳鼻喉科等。

人体正常组织和发生病变组织或体液，在一定波长激光激发下发出不同波长的荧光。分析光谱图的形态和强度，可以区分正常组织或病变组织。

根据被检测组织的荧光物质来源，可将其分为两类：

（1）敏化荧光法

主要用于癌症的诊断。

（2）自体荧光法

可用于诊断和定位妇科肿瘤（乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌和子宫癌），也可让外科医生知道肿瘤是否已被完全切除。

光学多普勒效应就是向着光源运动时接收到光波频率增大，而离开光源运动时接收到光频率降低。基于这个效应开发的技术就是激光多普勒计量技术。

通过激光多普勒技术可以实时有效地检测出组织微循环的血流量、血流速度、移动红细胞浓度、相对血黏度等，从而为疾病诊断提供参考。

（1）激光多普勒血流仪

不同的循环条件有不同的多普勒频率分布曲线，它们代表了一定范围内红细胞运动的平均速度，激光多普勒血流仪可经过对多普勒频率曲线的测量和处理，算出与红细胞运动速度相关的血流参数，反映循环系统的动态特征，以用作相关疾病的定性、定量分析。

激光多普勒血流仪介绍

*来源：阔云仪器

正常组织和发生病变组织的拉曼光谱存在差别，而激光拉曼光谱就是以激光器作为激发光源所得的拉曼光谱。与普通光源相比，使用激光器作为光源激发产生的拉曼散射强度更大、需要时间更短，甚至瞬间就可获得。

通过一定数量器官病变组织和正常的器官组织的拉曼光谱的对比研究，从二者的差异能找出反映病变组织的特征标志光谱，获得诊断的信息和数据。

当激光从粗糙表面反射，或者从函散射粒子的媒介内部后向散射或透射的时候，就会形成随机分布的斑点状图样，称为散斑。激光散斑已被广泛应用于信息处理、地理天文、工业测量以及生命科学等领域。

（1）激光散斑衬比成像

激光散斑衬比成像可以同时测量血管管径、血管密度、血液流速和血流灌注量等微循环参数；可以展现皮肤、视网膜、视神经以及肠系膜等组织器官的表层血流特征，以及中风、动脉粥样硬化、脑瘤等病理状况下脑血流的变化特征。

常规LSCI（反射探测）与TR-LSCI（透射检测激光散斑对比成像）在人手血流定位中的比较

（2）常见诊断应用

评估中医理疗功效、诊断瘢痕、诊断脑栓塞、诊断鲜红斑痣。

CT或MR检查智能获得有关人体某一部位的二维图像，即使用标准软件使之变成三维透视图，也会受平面显示的限制，而采用激光全息技术则可将所有数据显示出来，使之变成三维图像。

人体全息图

在眼科疾病的诊断过程中，利用激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维立体图像，并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置进行逐层观察和研究。

利用激光全息技术可在普通白炽灯下观察一组清晰、深度感强且各个断面之间互不干扰的三维透视头颅图像，为医生准确、迅速地判断出患病部位提供有利、可靠的帮助。

车载红外探测器为ADAS 传感器模组提升性能和可靠性

*来源：FLIR 官网“WHY ADAS AND AUTONOMOUS VEHICLES NEED THERMAL INFRARED CAMERAS”，海通证券研究所

激光治疗是适当地调整照射条件，在不损坏正常组织的情况下，有选择地破坏病变组织的治疗方法。

激光手术是利用高功率或中等功率的激光在与组织相互作用时所产生的热量将组织气化、凝固、烧灼或切开。当激光束以一定的速度移动时，就可以连续切开组织，同时激光的能量还能把组织中的血管烧结起来，起到止血的作用，所以激光束可称为“激光手术刀”。

目前，激光手术刀大致可分为以下几类：

（1）CO2激光

常用的激光手术刀，其优点是可以进行无血手术。此外，该手术不接触人体便可实施，省去了金属手术刀杀菌消毒的麻烦。但是，激光手术也有缺点，由于切开是在热作用下进行的，因而无法避免切开边周边的炭化现象。

（2）半导体激光手术刀

用来治疗前列腺疾病等方面疗效非常好。

（3）发射紫外线的准分子激光器

切口非常锋利，并且切口处炭化可控制在最小限度内。但是，由于热效应少，所以做不到无血手术，因此，常用于含血管少的骨、牙的切断及钻孔。

（4）准分子激光

热损伤小，切割精细，治疗近视安全、有效，常用于眼科的近视眼矫正手术。

激光眼科在激光医学中占领先地位，由于眼球本身就是一部“光学仪器”，因此用激光来治疗眼科疾病具有优势，激光一经诞生便首先在眼科疾病的治疗上获得成功并得到广泛应用。眼科应用较多的是YAG激光、氩离子和准分子激光等。

（1）眼底治疗

下图所示是眼球的构造。通常人们看到的是物体通过角膜和晶状体（起透镜作用）在网膜上所成的倒像，并由视神经读出。入射激光在网膜上聚光为点状，可利用这种原理在眼底的疾病部位上照射激光，加热被剥离的网膜组织，使其黏结（凝固）或进行止血。

在眼底治疗中，光源多采用514.5nm的Ar离子激光器。但是最佳波长的选择与治疗目的、病变部位、特别是组织的深度有关。

（2）近视眼治疗

治疗近视是利用烧蚀作用对角膜表面进行精密加工，控制折射状态的过程。由于眼部结构的特性，因此只对角膜手术就能有效地矫正近视，目前激光角膜手术有以下两种（如图），其中以副作用小的PRK方法为主流。

手术光源一般采用193nmArF准分子激光器。在实际治疗中，需先进行角膜形状的测定，确定烧蚀量后再进行激光照射。这种治疗方法不仅应用于近视、远视和散光的矫正，还应用于角膜疾病的治疗，目前已有很多商品化的仪器。

利用激光照射皮肤产生的生物效应，去除或破坏有碍面部健康或容貌的皮肤性病变和色素沉着，其应用范围涉及以下几个方面：

（1）血管性损伤：如血管瘤、毛细血管扩张、鲜红斑痣等；

（2）色素性损伤：如太田痣、咖啡斑、日光着色斑、去文身、去文眉等；

（3）除去人体各部位多余的毛发：激光脱毛；

（4）去皱纹：去除面部、手部、颈部等周围；

（5）整形美容手术：如双睑成形（双眼皮手术）、下眼袋去除、内窥镜上额提升；

（6）激光植发/生发：一是用激光在需要植发的部位打孔，将自体毛囊移植在孔中，使毛发重新生长；二是用红光和红外促进组织修复，低能量光刺激生物体内细胞活动，促进毛囊干细胞生长。

利用光敏剂和光照射治疗肿瘤的一种新方法。通过光化学作用杀死肿瘤细胞，杀伤作用有选择性，对正常组织损伤小，所以是一种较好的治疗方法，尤其对浅表肿瘤疗效较好。目前这种方法已用来治疗早期肺癌和食道癌的治疗。这种方法的缺点是激光透入人体的深度太浅，无法治疗深层肿瘤。 

激光针灸是用激光照射穴位。以可见光和紫外光的弱激光束代替毫针照射穴位的称为光针，以红外光的弱激光束代替燃烧着的艾绒照射穴位称为光灸。

激光针灸

（1）常用的激光针灸仪

He-Ne激光针灸仪、CO2激光针灸仪、Nd:YAG激光针灸仪、半导体激光针灸仪。

（2）激光针灸的治疗作用

镇痛、消炎、促进组织修复、促生长、抗过敏。

（3）可用疾病

前列腺炎、肘关节扭伤、精神发育迟缓伴语言障碍、功能性子宫出血、偏头痛。

（1）心血管科

激光在心血管中的应用主要体现在两方面，即血管的选择性破坏和血管重建术。

血管的选择性破坏

该技术目前主要用于对血管曲张的治疗。

血管重建术

是目前替代常规方法治疗心脏病的一种有效手段，它是利用激光与心肌组织作用产生的热效应，用高强度激光束在缺血的心肌区域内打数个微孔，通过这些微孔把心腔中的血液引向缺血的心肌区域，改善心肌血液微循环以达到治疗的目的。在欧洲和美国，用激光心肌血管重建术（TMR）治疗冠心病已经成为可以接受的治疗方案。据报道，荷兰Utrecht市Tulleken大学医学中心的Prof.Caf利用准分子激光已经成功地应用于血管的搭桥术。

（2）耳鼻喉科

 目前，激光在耳鼻喉科领域的研究，主要包括两个方面：内耳耳蜗方面的显微外科和气管激光手术。热力效应能够进行的治疗包括以下一些方面：激光治疗慢性肥大性鼻炎、激光治疗鼻出血、氦氖激光在耳鼻喉科的应用、耳鼻喉科中的激光手术、扁桃体激光切除术、激光气化和切除耳鼻咽喉部血管瘤、上颌窦根治术和耳道内乳突根治术、激光切除耳鼻咽喉部乳头状瘤等。

（3）口腔科

Nd:YAG激光照射可治疗口腔溃疡、牙周炎、牙本质过敏、扁平苔藓、口腔黏膜白斑、口腔颌面部炎症、口腔早期癌症、预防和治疗龋齿。Er:Cr:YSGG激光可用于根管治疗。

（4）泌尿外科

激光可切除增生的前列腺。

（5）妇科

激光可用于治疗外阴白斑、外因瘙痒、外阴毛囊炎、外阴炎、乳房囊肿、乳房湿疹、乳腺炎、盆腔炎、盆腔积液、盆腔结缔组织病、宫颈糜烂、附件炎痛经、单纯疱疹、宫颈炎、子宫内膜炎、慢性输卵管炎、产褥热、功能性子宫出血等。

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