半导体激光在耳鼻咽喉科的应用
作者：杨心青 周水淼 温武
单位：杨心青(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)；周水淼(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)；温武(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)
关键词：
临床耳鼻咽喉科杂志000337 目前在耳鼻咽喉科手术中，激光治疗已普遍应用，但是大多数激光器结构庞大，电耗多，需要外循环冷却系统。而半导体激光器结构简单，便于携带，效率高，能量输出稳定，空气冷却，使用交流电或干电池，应用范围广。
1 半导体激光简介
半导体激光器结构类似一般的固体激光器，主要由激光工作物质(砷化镓铝，CaAlAs)激光发生器(发射波长810 nm)，聚光腔及导光系统等组成。它的主要部分为一个P-N结，P-N结是由一块P型半导体和一块N型半导体相结合而成，因此它具有结构紧凑，性能稳定，效率高，重量轻，耗电量小等特点。本文以DIOMED-25半导体激光(英国DIOMED半导体激光公司产品)为例对半导体激光作一介绍。该机器产生的激光波长805 nm，最大输出功率25 W，以连续和脉冲两种方式出光，光纤分别为400 μm，600 μm，1 000 μm，配固化圆形探头(探头直径1 200 μm)。附着两个手柄，一个与光纤相配，适合不同的手术操作，治疗方式有接触式，非接触式，组织间插入式。越来越多的研究者将半导体激光应用于鼻炎，鼻息肉，鼻甲切除术，鼻窦开窗术，鼻腔血管瘤以及鼻内窥镜下手术；还用于鼾症治疗，扁桃体切除术，增殖体肥大等手术治疗。用于声门下狭窄以及声带良性赘生物及早期喉癌的治疗，对保留声带发音功能有明显优点，显示出其临床应用潜力。
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2 作用原理
生物组织吸收激光能量后，将其光能转变成热能的过程，称为光热作用。因热反应所致的局部组织效应程度不同而又有热凝固、汽化、穿孔和切割等一系列热效应，临床上，常根据不同治疗目的选用其中一种。影响局部组织热效应强弱的因素很多，但主要因素是激光器功率的高低，受照组织对相应波长的激光能量吸收率的大小和激光持续作用的时间长短。半导体激光作为新一代光刀已进入临床实用化。由于其波长不同于常用激光，理论上，其医用光剂量也不能沿用诸如CO2，Nd：YAG等激光常规剂量，而应在开启前进行功率预置。因此，根据不同需要选择功率预置水平，对于安全和高效地使用激光器、防止意外事故具有重要作用。激光的功率预置除了需要根据组织类型和操作环境选择外，术者对激光操作的熟练程度和手术速度等也是很重要的影响因素〔1〕。另外采用半导体激光接触式治疗方式，激光能量经传输系统至激光探头，一部分能量被特制探头吸收，用来汽化切割组织；另一部分能量从探头透出，主要起凝固止血作用。这样一定比例的能量分配使汽化切割和凝固止血得以同时进行，既加快了汽化切割速度又避免了术中出血；同时该波长激光穿透深度适宜(0.5 cm)，不易损伤周围组织〔2〕。
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3 半导体激光的特点
3.1 穿透力强
半导体810 nm红外激光穿透组织的能力较绿光(氩激光)和红光(氪激光)强。虽然1 064 nm的Nd:YAG激光组织穿透性比810 nm半导体激光强，但其递质吸收率高(35%)，而810 nm半导体激光仅5%被递质吸收。
3.2 能量输出小，曝光时间长
810 nm的半导体激光的吸收率不到514 nm氩激光吸收的1/3，这就要用相当于氩激光3～4倍的能量或延长曝光时间来达到相似的光凝效果。
3.3 光凝斑能量分布不均匀
造成光凝能量分布不均匀的一个重要原因是半导体激光束呈圆锥角，具有离散性〔3〕。
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3.4 血红蛋白吸收率低
810 nm半导体激光血红蛋白吸收率低，用于治疗出血和血管瘤效果不如氩激光。
3.5 快速缓解疼痛
半导体激光可通过皮肤对神经末梢起刺激作用，使神经传递加快，血管扩张，调整机体血液循环，促进代谢产物排出，增强组织新陈代谢，收到松弛肌肉、快速缓解疼痛的效果〔4〕。
3.6 加快运动性软组织损伤的愈合
OMEGA-2001型半导体激光能使病灶接受照射激光的能量密度增加，以最短治疗时间获得最大的治疗效益。它采用独特的46点集束式输出端，使6种波长的激光同时照射病灶，适合不同的组织细胞对不同的波长起反应，使损伤组织受激光照射的范围和深度增加，使不同阶段的运动性软组织损伤加快愈合〔5〕。
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4 半导体激光的实验及临床研究
Takeda〔6〕首先于1988年用低能量半导体激光在老鼠涎腺上进行实验性研究，证实导管上皮细胞的有丝分裂在激光照射1 h和24 h之间并没有非典型的增加，且导管上皮细胞有丝分裂多数出现颗粒状，少数是纹状，更少数部分是棒状，同时也应注意性质不同的低功率激光对涎腺上皮的影响也不同。Emoto〔3〕对10只(20眼)兔和24例(40眼)闭角型青光眼患者行半导体激光虹膜切开术，证实虹膜切开较为容易，选择能量为1 000 mW，光斑直径75 μm，持续时间0.05 s，有利于虹膜造孔，且角膜内皮损伤小，较其它激光具有明显优越性。Milokhova等〔7〕对临床242例牙髓炎和牙周炎患者应用半导体激光进行治疗，证实不同功率的半导体激光治疗各种不同类型的牙髓炎和牙周炎是有效的，并且能减少其疼痛和肿胀。Kucharska等〔8〕应用半导体激光对205例骨关节疾病患者进行治疗，证实能减轻骨关节疼痛综合征，减少骨连接的退行性改变，减轻疼痛和水肿。国内孙爱达等〔9〕对36例妇科患者在局麻下应用半导体激光进行腹腔手术，手术安全成功，无并发症，说明半导体激光治疗具有安全有效、易于操作的优点。同时半导体激光能量经可屈光纤传输到激光探头，一部分能量被特制的探头吸收，用于汽化切割组织，另一部分能量从探头透出起凝固止血作用，汽化和凝固同时进行，避免了出血。
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5 半导体激光在耳鼻咽喉科的应用
Wang等〔10〕在实验中采用“邮票”粘膜移植、染料蛋白激光焊接术，解决了气道内移植物固定的难题。并证实810 nm半导体激光较其它医疗激光穿透力强，无毒蓝绿染料能降低激光能阈，与白蛋白混合可增强组织粘合强度，减少热损伤，蓝绿染料白蛋白半导体激光焊接“邮票”粘膜技术为经内窥镜治疗喉气管狭窄开辟了前景。国内金晓杰等〔11〕运用低功率半导体激光连续辐射焊接吻合豚鼠切断的面神经并与临床常用的端端缝合三针比较，观察吻合后4周、6周和8周时面神经肌电的变化，以及扫描电镜及透射电镜下面神经形态情况。结果显示在4周时，缝合三针的动物面神经损伤较激光焊接者严重，面神经功能恢复明显缓慢，提示用半导体激光面神经吻合方法是可行的。
半导体激光是新一代的激光，已广泛应用于临床〔12〕，但耳鼻咽喉科领域仍应用不多。王斌全等〔2〕采用高效率半导体激光治疗鼻咽部闭锁3例，经随访后疗效满意。张宝泉等〔13〕用DIOMED半导体激光治疗204例阻塞性睡眠呼吸暂停综合征，取得良好效果；并证实DIOMED半导体激光手术中出血少，且有多种探头的光导纤维，既可完成切割功能又可完成深部内照射，使用一机即可完成手术。王玉英等〔14〕用半导体激光治疗仪治疗10例变应性鼻炎，方法是采用大光腔半导体激光治疗仪，输出功率连续可调，平均功率5 mW，分别取双鼻翼及双迎香穴，每穴5 min，结果证实半导体激光治疗见效快，疗效可靠，方法简便，无痛苦，患者乐于接受，值得推广应用。总之激光治疗的优点〔2〕：①组织损伤小，手术用时短，很少甚至不出血。②术后痊愈所需时间较常规方法短，引起的炎症和不适也比常规方法小。③术中视野清晰，患者痛苦小，和传统手术比较，手术技术操作容易。④由于对局部组织刺激轻，减少了术后粘连和肉芽组织增生。
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6 前景和展望
综上所述，半导体激光以其穿透力强、结构简单、性能稳定、效率高、空气冷却、无毒无害等特点显示了客观实用性，但某些性能还不够理想，如：光斑不均匀及血红蛋白吸收率低等。由于半导体激光体积小、重量轻、携带运输方便，且不需高电流或外循环冷却水，使半导体激光可用于一些特殊环境，如：手术室、门诊乃至野外，使用方便〔15〕。目前我们在电视纤维喉镜的引导下，将半导体激光应用于喉部疾病的治疗中，疗效满意，相信它在耳鼻咽喉科及其它领域中将发挥更大作用。
作者简介：杨心青(研究生)
周水淼 温武(审校者)
参考文献：
[1]龚卓，王勉镜，高孟林，等.高功率半导体激光的临床实用功率回顾与分析.中国激光医学杂志，1997，6：162～163
, 百拇医药
[2]王斌全，夏立军.高功率半导体激光治疗鼻咽部闭锁.山西医药杂志，1995，24：320～320
[3]孙昕.半导体激光在眼科的应用.国外医学眼科学分册，1996，20：193～197
[4]席宇诚，殷秀珍.半导体激光临床疗效初步观察.中国激光医学杂志，1996，5：133～133
[5]范建中，辜良媛，徐云华，等.半导体激光和氦氖激光治疗运动性软组织损伤的比较.中华理疗杂志，1998，21：49～50
[6]Takeda Y.Zrradiation effect of low-energy laser on rat submandibular salivary gland.J Oral Pathol,1988,17:91～94
[7]Milokhova E P,Semenova L L,Balynskii I V,et al.A comparative analysis of the use of Uzor and Optodan laser apparatus for the prevention and combined treatment of pulpitis and periodontitis.Stomatologiia (Mosk),1998,77:12～14
, http://www.100md.com
[8]Kucharska E,Batko B.Biostinulating laser therapy as one method of treating bone and joint diseases.Przegl Lek,1997,54:112～114
[9]孙爱达，王友芳，李彩娟，等.腹腔镜下半导体激光手术治疗妇科疾病.中国激光医学杂志，1996，5：140～142
[10]Wang Z,Michael M,Panknatoon M.New technique for laryngotracheal mucosa trans-plantation stamp welding using indocyanine green dye and albuming interaction with diode laser.Arch Otolaryngol Head Neck Surg,1995,121:773～777
, http://www.100md.com
[11]金晓杰，周梁，徐秀玲，等.半导体激光焊接豚鼠面神经的实验研究.中国激光，1996，23：1035～1038
[12]Aoson K.The employment of diode laser in urology:American society for laser in surgery & medicine.Toronto,1994,10:377～377
[13]张宝泉，黄席珍，高孟林，等.半导体激光悬雍垂腭咽成形术治疗OSAS.中国激光医学杂志，1997，6：178～179
[14]王玉英，于淑清.半导体激光治疗过敏性鼻炎疗效观察.中国疗养医学，1997，6：19～20
[15]赵玉钧.半导体激光前景看好.中国医疗器械杂志，1996，20：10～10
收稿日期： 1999-03-29, 百拇医药
单位：杨心青(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)；周水淼(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)；温武(第二军医大学附属长海医院耳鼻咽喉科 上海，200433)
关键词：
临床耳鼻咽喉科杂志000337 目前在耳鼻咽喉科手术中，激光治疗已普遍应用，但是大多数激光器结构庞大，电耗多，需要外循环冷却系统。而半导体激光器结构简单，便于携带，效率高，能量输出稳定，空气冷却，使用交流电或干电池，应用范围广。
1 半导体激光简介
半导体激光器结构类似一般的固体激光器，主要由激光工作物质(砷化镓铝，CaAlAs)激光发生器(发射波长810 nm)，聚光腔及导光系统等组成。它的主要部分为一个P-N结，P-N结是由一块P型半导体和一块N型半导体相结合而成，因此它具有结构紧凑，性能稳定，效率高，重量轻，耗电量小等特点。本文以DIOMED-25半导体激光(英国DIOMED半导体激光公司产品)为例对半导体激光作一介绍。该机器产生的激光波长805 nm，最大输出功率25 W，以连续和脉冲两种方式出光，光纤分别为400 μm，600 μm，1 000 μm，配固化圆形探头(探头直径1 200 μm)。附着两个手柄，一个与光纤相配，适合不同的手术操作，治疗方式有接触式，非接触式，组织间插入式。越来越多的研究者将半导体激光应用于鼻炎，鼻息肉，鼻甲切除术，鼻窦开窗术，鼻腔血管瘤以及鼻内窥镜下手术；还用于鼾症治疗，扁桃体切除术，增殖体肥大等手术治疗。用于声门下狭窄以及声带良性赘生物及早期喉癌的治疗，对保留声带发音功能有明显优点，显示出其临床应用潜力。
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2 作用原理
生物组织吸收激光能量后，将其光能转变成热能的过程，称为光热作用。因热反应所致的局部组织效应程度不同而又有热凝固、汽化、穿孔和切割等一系列热效应，临床上，常根据不同治疗目的选用其中一种。影响局部组织热效应强弱的因素很多，但主要因素是激光器功率的高低，受照组织对相应波长的激光能量吸收率的大小和激光持续作用的时间长短。半导体激光作为新一代光刀已进入临床实用化。由于其波长不同于常用激光，理论上，其医用光剂量也不能沿用诸如CO2，Nd：YAG等激光常规剂量，而应在开启前进行功率预置。因此，根据不同需要选择功率预置水平，对于安全和高效地使用激光器、防止意外事故具有重要作用。激光的功率预置除了需要根据组织类型和操作环境选择外，术者对激光操作的熟练程度和手术速度等也是很重要的影响因素〔1〕。另外采用半导体激光接触式治疗方式，激光能量经传输系统至激光探头，一部分能量被特制探头吸收，用来汽化切割组织；另一部分能量从探头透出，主要起凝固止血作用。这样一定比例的能量分配使汽化切割和凝固止血得以同时进行，既加快了汽化切割速度又避免了术中出血；同时该波长激光穿透深度适宜(0.5 cm)，不易损伤周围组织〔2〕。
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3 半导体激光的特点
3.1 穿透力强
半导体810 nm红外激光穿透组织的能力较绿光(氩激光)和红光(氪激光)强。虽然1 064 nm的Nd:YAG激光组织穿透性比810 nm半导体激光强，但其递质吸收率高(35%)，而810 nm半导体激光仅5%被递质吸收。
3.2 能量输出小，曝光时间长
810 nm的半导体激光的吸收率不到514 nm氩激光吸收的1/3，这就要用相当于氩激光3～4倍的能量或延长曝光时间来达到相似的光凝效果。
3.3 光凝斑能量分布不均匀
造成光凝能量分布不均匀的一个重要原因是半导体激光束呈圆锥角，具有离散性〔3〕。
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3.4 血红蛋白吸收率低
810 nm半导体激光血红蛋白吸收率低，用于治疗出血和血管瘤效果不如氩激光。
3.5 快速缓解疼痛
半导体激光可通过皮肤对神经末梢起刺激作用，使神经传递加快，血管扩张，调整机体血液循环，促进代谢产物排出，增强组织新陈代谢，收到松弛肌肉、快速缓解疼痛的效果〔4〕。
3.6 加快运动性软组织损伤的愈合
OMEGA-2001型半导体激光能使病灶接受照射激光的能量密度增加，以最短治疗时间获得最大的治疗效益。它采用独特的46点集束式输出端，使6种波长的激光同时照射病灶，适合不同的组织细胞对不同的波长起反应，使损伤组织受激光照射的范围和深度增加，使不同阶段的运动性软组织损伤加快愈合〔5〕。
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4 半导体激光的实验及临床研究
Takeda〔6〕首先于1988年用低能量半导体激光在老鼠涎腺上进行实验性研究，证实导管上皮细胞的有丝分裂在激光照射1 h和24 h之间并没有非典型的增加，且导管上皮细胞有丝分裂多数出现颗粒状，少数是纹状，更少数部分是棒状，同时也应注意性质不同的低功率激光对涎腺上皮的影响也不同。Emoto〔3〕对10只(20眼)兔和24例(40眼)闭角型青光眼患者行半导体激光虹膜切开术，证实虹膜切开较为容易，选择能量为1 000 mW，光斑直径75 μm，持续时间0.05 s，有利于虹膜造孔，且角膜内皮损伤小，较其它激光具有明显优越性。Milokhova等〔7〕对临床242例牙髓炎和牙周炎患者应用半导体激光进行治疗，证实不同功率的半导体激光治疗各种不同类型的牙髓炎和牙周炎是有效的，并且能减少其疼痛和肿胀。Kucharska等〔8〕应用半导体激光对205例骨关节疾病患者进行治疗，证实能减轻骨关节疼痛综合征，减少骨连接的退行性改变，减轻疼痛和水肿。国内孙爱达等〔9〕对36例妇科患者在局麻下应用半导体激光进行腹腔手术，手术安全成功，无并发症，说明半导体激光治疗具有安全有效、易于操作的优点。同时半导体激光能量经可屈光纤传输到激光探头，一部分能量被特制的探头吸收，用于汽化切割组织，另一部分能量从探头透出起凝固止血作用，汽化和凝固同时进行，避免了出血。
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5 半导体激光在耳鼻咽喉科的应用
Wang等〔10〕在实验中采用“邮票”粘膜移植、染料蛋白激光焊接术，解决了气道内移植物固定的难题。并证实810 nm半导体激光较其它医疗激光穿透力强，无毒蓝绿染料能降低激光能阈，与白蛋白混合可增强组织粘合强度，减少热损伤，蓝绿染料白蛋白半导体激光焊接“邮票”粘膜技术为经内窥镜治疗喉气管狭窄开辟了前景。国内金晓杰等〔11〕运用低功率半导体激光连续辐射焊接吻合豚鼠切断的面神经并与临床常用的端端缝合三针比较，观察吻合后4周、6周和8周时面神经肌电的变化，以及扫描电镜及透射电镜下面神经形态情况。结果显示在4周时，缝合三针的动物面神经损伤较激光焊接者严重，面神经功能恢复明显缓慢，提示用半导体激光面神经吻合方法是可行的。
半导体激光是新一代的激光，已广泛应用于临床〔12〕，但耳鼻咽喉科领域仍应用不多。王斌全等〔2〕采用高效率半导体激光治疗鼻咽部闭锁3例，经随访后疗效满意。张宝泉等〔13〕用DIOMED半导体激光治疗204例阻塞性睡眠呼吸暂停综合征，取得良好效果；并证实DIOMED半导体激光手术中出血少，且有多种探头的光导纤维，既可完成切割功能又可完成深部内照射，使用一机即可完成手术。王玉英等〔14〕用半导体激光治疗仪治疗10例变应性鼻炎，方法是采用大光腔半导体激光治疗仪，输出功率连续可调，平均功率5 mW，分别取双鼻翼及双迎香穴，每穴5 min，结果证实半导体激光治疗见效快，疗效可靠，方法简便，无痛苦，患者乐于接受，值得推广应用。总之激光治疗的优点〔2〕：①组织损伤小，手术用时短，很少甚至不出血。②术后痊愈所需时间较常规方法短，引起的炎症和不适也比常规方法小。③术中视野清晰，患者痛苦小，和传统手术比较，手术技术操作容易。④由于对局部组织刺激轻，减少了术后粘连和肉芽组织增生。
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6 前景和展望
综上所述，半导体激光以其穿透力强、结构简单、性能稳定、效率高、空气冷却、无毒无害等特点显示了客观实用性，但某些性能还不够理想，如：光斑不均匀及血红蛋白吸收率低等。由于半导体激光体积小、重量轻、携带运输方便，且不需高电流或外循环冷却水，使半导体激光可用于一些特殊环境，如：手术室、门诊乃至野外，使用方便〔15〕。目前我们在电视纤维喉镜的引导下，将半导体激光应用于喉部疾病的治疗中，疗效满意，相信它在耳鼻咽喉科及其它领域中将发挥更大作用。
作者简介：杨心青(研究生)
周水淼 温武(审校者)
参考文献：
[1]龚卓，王勉镜，高孟林，等.高功率半导体激光的临床实用功率回顾与分析.中国激光医学杂志，1997，6：162～163
, 百拇医药
[2]王斌全，夏立军.高功率半导体激光治疗鼻咽部闭锁.山西医药杂志，1995，24：320～320
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[5]范建中，辜良媛，徐云华，等.半导体激光和氦氖激光治疗运动性软组织损伤的比较.中华理疗杂志，1998，21：49～50
[6]Takeda Y.Zrradiation effect of low-energy laser on rat submandibular salivary gland.J Oral Pathol,1988,17:91～94
[7]Milokhova E P,Semenova L L,Balynskii I V,et al.A comparative analysis of the use of Uzor and Optodan laser apparatus for the prevention and combined treatment of pulpitis and periodontitis.Stomatologiia (Mosk),1998,77:12～14
, http://www.100md.com
[8]Kucharska E,Batko B.Biostinulating laser therapy as one method of treating bone and joint diseases.Przegl Lek,1997,54:112～114
[9]孙爱达，王友芳，李彩娟，等.腹腔镜下半导体激光手术治疗妇科疾病.中国激光医学杂志，1996，5：140～142
[10]Wang Z,Michael M,Panknatoon M.New technique for laryngotracheal mucosa trans-plantation stamp welding using indocyanine green dye and albuming interaction with diode laser.Arch Otolaryngol Head Neck Surg,1995,121:773～777
, http://www.100md.com
[11]金晓杰，周梁，徐秀玲，等.半导体激光焊接豚鼠面神经的实验研究.中国激光，1996，23：1035～1038
[12]Aoson K.The employment of diode laser in urology:American society for laser in surgery & medicine.Toronto,1994,10:377～377
[13]张宝泉，黄席珍，高孟林，等.半导体激光悬雍垂腭咽成形术治疗OSAS.中国激光医学杂志，1997，6：178～179
[14]王玉英，于淑清.半导体激光治疗过敏性鼻炎疗效观察.中国疗养医学，1997，6：19～20
[15]赵玉钧.半导体激光前景看好.中国医疗器械杂志，1996，20：10～10
收稿日期： 1999-03-29, 百拇医药