飞速发展的激光医学
作者：梁岚萍 符涛
单位：830011 乌鲁木齐，解放军第474医院理疗科
关键词：激光；治疗应用
中华物理医学与康复杂志990218
【中图号】 R454.3
1960年夏,美国的TMAIMAN制成了世界上第一台红宝石激光器，从此，一种完全新颖的光源诞生了。它的光、电、磁、热、机械压强和生物刺激等多种效应，使得许多疾病的繁难治疗过程变得简单而疗效显著，为疾病的诊断和治疗开创了一个全新的领域。
我国也于1961年后相继制造成功红宝石激光器和氦-氖(He-Ne)激光器。随着激光器制作工艺的不断改进，特别是激光的传导输出方式和它有效的输出功率，使医生的梦想变为现实。低功率激光治疗不再局限于体表的照射，光针穴位照射和血管内照射在临床应用已很多。高功率的激光手术刀，由表面的切割气化进入内窥镜手术，使病员免受常规手术的痛苦；激光光敏诊断及光动力学治疗为肿瘤的诊治开辟了新的途径；激光角膜成形术、激光血管成形术、激光心肌打孔术成为当前重要的研究应用课题；中红外激光的医学应用，以及用X波段光的发展来揭示人类生命奥秘，高速定序DNA分子结构,将掀起一场体视和显微成像的革命。以下简要介绍近几年来我国激光医疗研究及应用概况。
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1 低功率激光的临床应用与研究
近年来低功率激光(弱激光)所产生的生物效应以及在生物技术和医疗方面的应用引起了广泛的重视，特别是在可见光范围内的激光产生的生化效应在临床较为显著。以He-Ne激光为代表的低功率激光较早应用于体表照射，其抗菌、消炎、止痛、止痒、促进伤口愈合、改善血液循环以及提高机体免疫功能的作用已陆续被临床和基础研究所证实。
1.1 激光的体表照射
1.1.1 抑菌消炎作用 实验证明，He-Ne激光照射可抑制细菌酶蛋白合成，使菌体蛋白变性。照射炎灶区，具有抑制青霉素酶阳性的金黄色葡萄球菌增殖、降低血管通透性、减少炎性渗出、促进炎症吸收的作用[1]。
1.1.2 促进皮瓣成活 在照射5～10 d的最佳时间段内,增加真皮下血管网皮瓣的成活率。它可降低皮瓣内过氧化脂质(LPO)的含量,减轻组织细胞损伤,激活体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等,调节机体的生化过程[2,3]。
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1.1.3 增强免疫功能 它具有免疫调节,增强机体的细胞免疫功能，通过提高T辅助性细胞的功能,调节免疫反应。照射小鼠脾区后,脾T淋巴细胞转化率、辅助性T细胞(TH)均显著增加,抑制性T细胞(Ts)显著减少[4]。
1.2 光针穴位照射
可代替针灸作无创性治疗，此法易被病员接受，用于脑血管病后遗症、面瘫、神经痛、前列腺炎、慢性胃炎等疾病的治疗。
1.3 He-Ne激光血管内照射(ILIB)
在治疗缺血性心脏病、脑血管病等方面取得良好疗效[5]，此法由前苏联学者80年代末研究应用于临床，这几年我国的应用和基础研究主要有以下几方面:
1.3.1 清除自由基 荆忱等通过治疗冠心病患者,观察血浆中脂质过氧化指标(LPO,SOD)及全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx)的变化,发现He-Ne激光抗脂质过氧化及清除自由基作用十分明显，血浆LPO浓度显著降低而SOD及GSHpx水平明显升高,调节了血栓素、前列环素的平衡，抑制血小板活化、防止血栓形成和冠脉痉挛，改善心肌缺血缺氧状态，使冠心病患者心绞痛发作次数减少，持续时间缩短，用药剂量减半[6]。
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1.3.2 改善血液流变学指标 第三军医大学曹文新等观察He-Ne激光血管内照射对慢性间断缺氧家兔血液流变学特性的影响，以2.0 mWHe-Ne激光静脉内照射90 min之后,使血浆粘度和低切率下全血粘度显著下降,红细胞聚集指数明显降低,两者呈正相关,这对缺氧状态下血液流变学特性的改善具有独特意义。因为在缺氧状态下，红细胞代偿性增多，超过最适红细胞压积水平又可导致血液粘滞度增高，而激光照射RBC,HCT的指标尚未改变，血液粘滞度却显著降低，认为红细胞聚集性降低可能是该项治疗的主要机制[7]。
1.3.3 活血抗凝作用 刘颖等观察120例颈内动脉系统急性缺血性脑血管疾病患者,同样证明激光的血管内照射改善了血液流变学性能,改善微循环,增快脑血流速度,而且可能有激活纤溶系统功能的作用[8]。
吴光敏等学者最近从弱激光对α-螺旋蛋白质分子作用方面,在理论上研究了弱激光所引起的氢键-肽键上的角共振,认为这种共振极有可能会使蛋白质中的氢键打开，而导致蛋白质二级以上的结构改变，蛋白质空间构象的变化将会引起酶的活性变化，如果由此产生一系列正效应，则可改善细胞功能，刺激免疫系统。激光引起的这种共振能够破坏那些处于临界状态上的蛋白质间的结合，如:阻碍血液中的纤维蛋白间的相互结合，降低纤维蛋白的浓度。从理论上证实了血管内照射的活血、抗凝作用机制[9]。
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1.3.4 调节免疫、内分泌 徐清等报道650 nm的半导体激光血管内照射对人体外周血T淋巴细胞亚群及NK细胞的免疫调节作用,对CD4+/CD8+比值具有双向调控作用,即偏离(高于或低于)正常值的患者照射后恢复到正常水平[10]。此外，低功率激光对糖尿病患者胰岛素、性激素有良好的调节作用[11]。在眼科，低功率的半导体激光用于青光眼的治疗，视网膜光凝固和视网膜固定等。
2 高功率激光的应用与发展前景
高功率激光在医学上的应用已经非常普遍。从体表各种疣、痣、赘生物及良恶性肿瘤的气化切割，到内腔疾病的治疗。从最早的二氧化碳、Nd:YAG激光到准分子激光、高能超脉冲二氧化碳激光、调Q的翠绿宝石、HO:YAG激光以及高功率半导体激光的应用,激光器逐步趋向于小型化、轻便化。柔韧的光纤可选择性地输出较高功率的激光。特别是近几年出现的HO:YAG和高功率半导体激光使激光外科技术获得重大进展,在普外、泌尿、妇科、耳鼻喉科等多个领域推广使用。
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2.1 HO:YAG-中红外激光
波长为2.15 μm左右HO:YAG激光,目前脉冲能量可达0.5～2.8 J/脉冲;脉冲频率5～40次/s;平均功率1.25～80 W。人体组织水吸收率在2.0、3.0 μm光的波长附近有两个尖锐的吸收峰,此波段与组织作用时,光易被体液吸收,对邻近组织热扩散作用小,比其它可见光及近红外激光的热损伤小,光作用点吸收强[12]。现已成功地应用于各内窥镜手术:经喉镜治疗声带息肉;经纤维支气管镜治疗肺癌；经食道、胃、肠镜治疗息肉、恶性肿瘤；腹腔镜下治疗卵巢囊肿、子宫内膜移位症；膀胱镜、输尿管镜下进行前列腺肥大、碎石、膀胱癌等手术。气化切割作用优于Nd:YAG激光。
2.2 半导体激光
早期的半导体激光因不能输出高功率激光而受到限制。关键在于微型大功率半导体芯片的生产技术。随着高功率半导体激光阵列技术、可兼容的光导纤维以及参量计算精密控制技术的出现，医学多科应用的前景十分可观。英国研制的805 nm波长的砷化镓铝半导体激光,不需水冷却,体积很小,能同时完成气化和凝固作用。它具有五种工作模式：①)接触式手术:非常适合在内窥镜下进行最小侵入式手术，如膀胱肿瘤、前列腺切除、悬雍垂及鼻息肉切除。②非接触式手术:主要通过其脉冲模式和热效应进行骨科手术,包括关节镜手术、椎间盘切除等。③插入式或光凝固手术：激光束从光纤末端的探头刺入组织中，由纵向传导转变为径向散射，使周围组织升温，引起变性、凝固坏死，用于肿瘤的治疗。④光动力疗法：随着新的光敏剂的开发使用，波长在630～980 nm的半导体激光对光动力学疗法极为有效。⑤组织焊接：波长808 nm的半导体激光产生损伤较小的,有选择的组织反应,从而使组织粘连。
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半导体激光生物效应介于Nd:YAG及HO:YAG之间,气化作用优于Nd:YAG激光,凝固止血作用优于HO:YAG激光，发展前景非常广泛。
2.3 新型高能超脉冲二氧化碳激光
美国的高能超脉冲二氧化碳激光近两年进入我国。它具有精美的触摸式荧屏控制台，有多种可调光斑手具，光束精细得像手术刀样在纸上划过而不留痕迹，又可通过电脑图形发生器，变换多图形大光斑，发生均匀注入式输出。脉冲能量大于200 mJ,脉冲频率及峰值能量高,激光波型呈矩形，波峰均在有效范围内，间隙对周围组织无损伤，在去除皮肤皱纹和色素斑块、整复眼袋、重睑成形等美容手术方面疗效显著。
2.4 多功能多波长的“维纳斯”
多功能多波长的“维纳斯”激光美容系统，它是集755 nm翠绿宝石、1064 nmNd:YAG、可调脉宽532 nm和倍频YAG为一体,在去除色素性病变如：太田痣、错误纹眉、纹身、血管瘤、鲜红斑痣的治疗中能发挥很好的作用。它配有蓝宝石冷却头，对周围组织的热损伤较小，疤痕发生机率明显下降。
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在医学的诊断与治疗中，小型微型化、多波段、长寿命、可靠性和高效率的激光已成为激光医疗技术发展的方向。激光的发明者TMAIMAN博士曾预言,下世纪每个医生都应有一台激光。激光技术已深入到生命科学的各领域，成为解决临床治疗难题的有力武器。
参 考 文 献
1 高美华,李武修,张燕,等.氦氖激光照射对青霉素酶阳性金黄色葡萄球菌抑菌作用研究.中华理疗杂志,1997,20:75-77.
2 杨杰,夏家骝,聂培力,等.氦氖激光对真皮下血管网皮瓣的影响.中华理疗杂志,1997,20:134-136.
3 黄金龙,冷永成,荣国华.氦氖激光对大鼠皮瓣存活的影响.中华理疗杂志,1997,20:202-203.
4 崔芳,陈庭红,任雨笙.氦氖激光照射对脾T细胞转化及T细胞亚群的影响.中华理疗杂志,1995,18:77-78.
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5 韦兴昌,刘开祥,俸军林,等.低能量氦氖激光血管内照射疗法.中华理疗杂志,1995,18:45-48.
6 荆忱,戴成祥,刘瑞云,等.低能量氦氖激光血管内照射治疗冠心病60例.中华理疗杂志,1997,20:89-91.
7 曹文新,吴士明.氦氖激光血管内照射对慢性间断缺氧家兔血液流变学特性的影响.中华理疗杂志,1998:27:103-104.
8 刘颖,徐忠宝,刘筑闻等.弱He-Nc激光血管内照射治疗急性缺血性脑血管病疗效及作用机理探讨.激光医学,1998,8:18-20.
9 吴光敏,雷玉明,周凌云.弱激光医疗作用的分子理论探讨.激光医学,1998,8:1-4.
10 徐清,史桂英,许松林等.半导体激光血管内照射对人体外周血T淋巴细胞亚群及NK细胞的调节作用.激光医学,1998,8:4-7.
11 肖学长,刘灿坤,刘彦英等.低能量氦氖激光血管内照射对Ⅱ型糖尿病患者胰岛素、性激素的影响.中华理疗杂志,1997,20:102-103.
12 许松林,激光照亮了医学发展的道路.激光医学,1994,5:1-6.
(收稿 1998-07-24 修回 1999-04-23), http://www.100md.com
单位：830011 乌鲁木齐，解放军第474医院理疗科
关键词：激光；治疗应用
中华物理医学与康复杂志990218
【中图号】 R454.3
1960年夏,美国的TMAIMAN制成了世界上第一台红宝石激光器，从此，一种完全新颖的光源诞生了。它的光、电、磁、热、机械压强和生物刺激等多种效应，使得许多疾病的繁难治疗过程变得简单而疗效显著，为疾病的诊断和治疗开创了一个全新的领域。
我国也于1961年后相继制造成功红宝石激光器和氦-氖(He-Ne)激光器。随着激光器制作工艺的不断改进，特别是激光的传导输出方式和它有效的输出功率，使医生的梦想变为现实。低功率激光治疗不再局限于体表的照射，光针穴位照射和血管内照射在临床应用已很多。高功率的激光手术刀，由表面的切割气化进入内窥镜手术，使病员免受常规手术的痛苦；激光光敏诊断及光动力学治疗为肿瘤的诊治开辟了新的途径；激光角膜成形术、激光血管成形术、激光心肌打孔术成为当前重要的研究应用课题；中红外激光的医学应用，以及用X波段光的发展来揭示人类生命奥秘，高速定序DNA分子结构,将掀起一场体视和显微成像的革命。以下简要介绍近几年来我国激光医疗研究及应用概况。
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1 低功率激光的临床应用与研究
近年来低功率激光(弱激光)所产生的生物效应以及在生物技术和医疗方面的应用引起了广泛的重视，特别是在可见光范围内的激光产生的生化效应在临床较为显著。以He-Ne激光为代表的低功率激光较早应用于体表照射，其抗菌、消炎、止痛、止痒、促进伤口愈合、改善血液循环以及提高机体免疫功能的作用已陆续被临床和基础研究所证实。
1.1 激光的体表照射
1.1.1 抑菌消炎作用 实验证明，He-Ne激光照射可抑制细菌酶蛋白合成，使菌体蛋白变性。照射炎灶区，具有抑制青霉素酶阳性的金黄色葡萄球菌增殖、降低血管通透性、减少炎性渗出、促进炎症吸收的作用[1]。
1.1.2 促进皮瓣成活 在照射5～10 d的最佳时间段内,增加真皮下血管网皮瓣的成活率。它可降低皮瓣内过氧化脂质(LPO)的含量,减轻组织细胞损伤,激活体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等,调节机体的生化过程[2,3]。
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1.1.3 增强免疫功能 它具有免疫调节,增强机体的细胞免疫功能，通过提高T辅助性细胞的功能,调节免疫反应。照射小鼠脾区后,脾T淋巴细胞转化率、辅助性T细胞(TH)均显著增加,抑制性T细胞(Ts)显著减少[4]。
1.2 光针穴位照射
可代替针灸作无创性治疗，此法易被病员接受，用于脑血管病后遗症、面瘫、神经痛、前列腺炎、慢性胃炎等疾病的治疗。
1.3 He-Ne激光血管内照射(ILIB)
在治疗缺血性心脏病、脑血管病等方面取得良好疗效[5]，此法由前苏联学者80年代末研究应用于临床，这几年我国的应用和基础研究主要有以下几方面:
1.3.1 清除自由基 荆忱等通过治疗冠心病患者,观察血浆中脂质过氧化指标(LPO,SOD)及全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx)的变化,发现He-Ne激光抗脂质过氧化及清除自由基作用十分明显，血浆LPO浓度显著降低而SOD及GSHpx水平明显升高,调节了血栓素、前列环素的平衡，抑制血小板活化、防止血栓形成和冠脉痉挛，改善心肌缺血缺氧状态，使冠心病患者心绞痛发作次数减少，持续时间缩短，用药剂量减半[6]。
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1.3.2 改善血液流变学指标 第三军医大学曹文新等观察He-Ne激光血管内照射对慢性间断缺氧家兔血液流变学特性的影响，以2.0 mWHe-Ne激光静脉内照射90 min之后,使血浆粘度和低切率下全血粘度显著下降,红细胞聚集指数明显降低,两者呈正相关,这对缺氧状态下血液流变学特性的改善具有独特意义。因为在缺氧状态下，红细胞代偿性增多，超过最适红细胞压积水平又可导致血液粘滞度增高，而激光照射RBC,HCT的指标尚未改变，血液粘滞度却显著降低，认为红细胞聚集性降低可能是该项治疗的主要机制[7]。
1.3.3 活血抗凝作用 刘颖等观察120例颈内动脉系统急性缺血性脑血管疾病患者,同样证明激光的血管内照射改善了血液流变学性能,改善微循环,增快脑血流速度,而且可能有激活纤溶系统功能的作用[8]。
吴光敏等学者最近从弱激光对α-螺旋蛋白质分子作用方面,在理论上研究了弱激光所引起的氢键-肽键上的角共振,认为这种共振极有可能会使蛋白质中的氢键打开，而导致蛋白质二级以上的结构改变，蛋白质空间构象的变化将会引起酶的活性变化，如果由此产生一系列正效应，则可改善细胞功能，刺激免疫系统。激光引起的这种共振能够破坏那些处于临界状态上的蛋白质间的结合，如:阻碍血液中的纤维蛋白间的相互结合，降低纤维蛋白的浓度。从理论上证实了血管内照射的活血、抗凝作用机制[9]。
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1.3.4 调节免疫、内分泌 徐清等报道650 nm的半导体激光血管内照射对人体外周血T淋巴细胞亚群及NK细胞的免疫调节作用,对CD4+/CD8+比值具有双向调控作用,即偏离(高于或低于)正常值的患者照射后恢复到正常水平[10]。此外，低功率激光对糖尿病患者胰岛素、性激素有良好的调节作用[11]。在眼科，低功率的半导体激光用于青光眼的治疗，视网膜光凝固和视网膜固定等。
2 高功率激光的应用与发展前景
高功率激光在医学上的应用已经非常普遍。从体表各种疣、痣、赘生物及良恶性肿瘤的气化切割，到内腔疾病的治疗。从最早的二氧化碳、Nd:YAG激光到准分子激光、高能超脉冲二氧化碳激光、调Q的翠绿宝石、HO:YAG激光以及高功率半导体激光的应用,激光器逐步趋向于小型化、轻便化。柔韧的光纤可选择性地输出较高功率的激光。特别是近几年出现的HO:YAG和高功率半导体激光使激光外科技术获得重大进展,在普外、泌尿、妇科、耳鼻喉科等多个领域推广使用。
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2.1 HO:YAG-中红外激光
波长为2.15 μm左右HO:YAG激光,目前脉冲能量可达0.5～2.8 J/脉冲;脉冲频率5～40次/s;平均功率1.25～80 W。人体组织水吸收率在2.0、3.0 μm光的波长附近有两个尖锐的吸收峰,此波段与组织作用时,光易被体液吸收,对邻近组织热扩散作用小,比其它可见光及近红外激光的热损伤小,光作用点吸收强[12]。现已成功地应用于各内窥镜手术:经喉镜治疗声带息肉;经纤维支气管镜治疗肺癌；经食道、胃、肠镜治疗息肉、恶性肿瘤；腹腔镜下治疗卵巢囊肿、子宫内膜移位症；膀胱镜、输尿管镜下进行前列腺肥大、碎石、膀胱癌等手术。气化切割作用优于Nd:YAG激光。
2.2 半导体激光
早期的半导体激光因不能输出高功率激光而受到限制。关键在于微型大功率半导体芯片的生产技术。随着高功率半导体激光阵列技术、可兼容的光导纤维以及参量计算精密控制技术的出现，医学多科应用的前景十分可观。英国研制的805 nm波长的砷化镓铝半导体激光,不需水冷却,体积很小,能同时完成气化和凝固作用。它具有五种工作模式：①)接触式手术:非常适合在内窥镜下进行最小侵入式手术，如膀胱肿瘤、前列腺切除、悬雍垂及鼻息肉切除。②非接触式手术:主要通过其脉冲模式和热效应进行骨科手术,包括关节镜手术、椎间盘切除等。③插入式或光凝固手术：激光束从光纤末端的探头刺入组织中，由纵向传导转变为径向散射，使周围组织升温，引起变性、凝固坏死，用于肿瘤的治疗。④光动力疗法：随着新的光敏剂的开发使用，波长在630～980 nm的半导体激光对光动力学疗法极为有效。⑤组织焊接：波长808 nm的半导体激光产生损伤较小的,有选择的组织反应,从而使组织粘连。
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半导体激光生物效应介于Nd:YAG及HO:YAG之间,气化作用优于Nd:YAG激光,凝固止血作用优于HO:YAG激光，发展前景非常广泛。
2.3 新型高能超脉冲二氧化碳激光
美国的高能超脉冲二氧化碳激光近两年进入我国。它具有精美的触摸式荧屏控制台，有多种可调光斑手具，光束精细得像手术刀样在纸上划过而不留痕迹，又可通过电脑图形发生器，变换多图形大光斑，发生均匀注入式输出。脉冲能量大于200 mJ,脉冲频率及峰值能量高,激光波型呈矩形，波峰均在有效范围内，间隙对周围组织无损伤，在去除皮肤皱纹和色素斑块、整复眼袋、重睑成形等美容手术方面疗效显著。
2.4 多功能多波长的“维纳斯”
多功能多波长的“维纳斯”激光美容系统，它是集755 nm翠绿宝石、1064 nmNd:YAG、可调脉宽532 nm和倍频YAG为一体,在去除色素性病变如：太田痣、错误纹眉、纹身、血管瘤、鲜红斑痣的治疗中能发挥很好的作用。它配有蓝宝石冷却头，对周围组织的热损伤较小，疤痕发生机率明显下降。
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在医学的诊断与治疗中，小型微型化、多波段、长寿命、可靠性和高效率的激光已成为激光医疗技术发展的方向。激光的发明者TMAIMAN博士曾预言,下世纪每个医生都应有一台激光。激光技术已深入到生命科学的各领域，成为解决临床治疗难题的有力武器。
参 考 文 献
1 高美华,李武修,张燕,等.氦氖激光照射对青霉素酶阳性金黄色葡萄球菌抑菌作用研究.中华理疗杂志,1997,20:75-77.
2 杨杰,夏家骝,聂培力,等.氦氖激光对真皮下血管网皮瓣的影响.中华理疗杂志,1997,20:134-136.
3 黄金龙,冷永成,荣国华.氦氖激光对大鼠皮瓣存活的影响.中华理疗杂志,1997,20:202-203.
4 崔芳,陈庭红,任雨笙.氦氖激光照射对脾T细胞转化及T细胞亚群的影响.中华理疗杂志,1995,18:77-78.
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6 荆忱,戴成祥,刘瑞云,等.低能量氦氖激光血管内照射治疗冠心病60例.中华理疗杂志,1997,20:89-91.
7 曹文新,吴士明.氦氖激光血管内照射对慢性间断缺氧家兔血液流变学特性的影响.中华理疗杂志,1998:27:103-104.
8 刘颖,徐忠宝,刘筑闻等.弱He-Nc激光血管内照射治疗急性缺血性脑血管病疗效及作用机理探讨.激光医学,1998,8:18-20.
9 吴光敏,雷玉明,周凌云.弱激光医疗作用的分子理论探讨.激光医学,1998,8:1-4.
10 徐清,史桂英,许松林等.半导体激光血管内照射对人体外周血T淋巴细胞亚群及NK细胞的调节作用.激光医学,1998,8:4-7.
11 肖学长,刘灿坤,刘彦英等.低能量氦氖激光血管内照射对Ⅱ型糖尿病患者胰岛素、性激素的影响.中华理疗杂志,1997,20:102-103.
12 许松林,激光照亮了医学发展的道路.激光医学,1994,5:1-6.
(收稿 1998-07-24 修回 1999-04-23), http://www.100md.com