激光的生物学效应

激光作用于眼部组织并被吸收后，眼组织会发生一系列变化，称为激光的生物学效应。

（一）光致热效应

热效应是激光生物学效应中最重要的一个效应。到目前为止，在眼科中的主要激光大多是也应用了激光的热效应。

激光照射生物组织使组织温度升高谓之激光热效应。其发生机制主要有2种。

1．吸收生热　红外激光照射生物组织时，由于红外光子的能量小，被生物分子吸收后，不能产生电子能级跃迁，只能转变为生物分子的振动能和转动能，即增强了生物分子的热运动，使照射处温度升高，这种生热称为吸收生热。任何波长的激光经生物组织吸收都能产生热。

2．碰撞生热　可见光和紫外激光照射生物组织时，由于可见光和紫外光光子的能量较大，被生物分子吸收后，分子由基态而跃迁到电子激发态。激发态分子具有高活泼性，很不稳定，可以通过与周围分子的碰撞，将多余的能量转换为周围分子的动能，即加快了分子的热运动，使照射处组织温度升高，这种生热称为碰撞生热。

激光治疗中的大多数病例，其治疗原理都是基于热效应。组织对热的反应程度，根据温度的不同依次有热致温热、热致凝固、热致汽化、热致炭化、热致燃烧。强激光在临床治疗时基本上是用后四种热效应。相对低能量的连续激光如CO2激光或Ar＋激光，准连续的激光如铜蒸气激光或KTP激光，通常产生可控的表浅的部分厚度的热致凝固效应；为选择性光热解原理作用于微血管病变而设计的脉冲染料激光（如585nm），也应用了热致凝固效应；而采用超脉冲CO2激光或Er激光进行面部皱纹的去除时是利用了使表皮汽化的热致汽化效应。光致发热作用还可导致压强和化学作用等二次理化反应。

（二）光致化学效应

当一个处于基态的分子吸收了能量足够大的光子以后，受激跃迁到激发态，在它从激发态返回到基态，但又不返回其原来分子能量状态的弛豫过程中，多出来的能量消耗在它自身的化学键断裂或形成新键上，其发生的化学反应即为原初光化学反应。在原初光化学反应过程中形成的产物，大多数极不稳定，它们继续进行化学反应直至形成稳定的产物，这种光化反应称为继发光化反应，前后两种反应组成了一个完整的光化反应过程。这一过程大致可分为光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化4种主要类型。光致敏化效应又包括光动力作用和一般光敏化作用。眼科主要应用光致分解和光致敏化。前者如波长193nm的氟化氩准分子激光作为“冷光刀”分解生物分子化学键，切割角膜。后者如光动力疗法治疗脉络膜新生血管膜。

（三）光致电磁场效应

因为激光是电磁波，激光与生物组织的作用实质上是电磁场与生物的作用。当生物组织吸收激光能量时，可近似地把生物组织当作单相水溶液，可能发生两种现象：如果能量密度超过某一确定阈值，就会产生蒸发并伴有机械波；若能量密度低于该阈值，就无蒸发而只产生机械波。另外，激光可通过电场和生物物质起作用，可发生电致伸缩、自聚焦、自俘获及受激布默契渊散射等现象，这些现象可同时伴有机械效应。对于普通光，由于光功率密度很低，所以注意不到其电磁场的生物作用。但激光使光能量在空间上高度集中，如采用Q开关、锁模等技术，又使它在时间上也高度集中，就能产生相当大的电磁场强度，从而引起明显的生物效应。

（四）光致压强效应

当用一定功率密度的激光束照射生物组织表面，表面组织每吸收一个光子，相应的得到一份光子的动量。这些光子的动量转化为对吸收物质的压力，称为光致压强作用。这种压强的产生可有多种原因，如激光辐射、热致汽化反冲、热致膨胀、膨胀致超声、场致散射、场致伸缩等引起。另一种是由激光作用于生物组织以后形成的气流反冲击、内部汽化压、热膨胀、超生压、电致伸缩压造成的。