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醫學上有許多關於雷射光的應用
以微觀的角度來看
光是以「光子」的型式存在的
光子帶有能量
光子形成的光束是電磁波的一種，波長與光子帶有的能量有關
可見光的波長為400-700nm，人眼可以看見可見光的顏色

雷射的特性

雷射(光)Laser是
Light Amplication by the Stimulated Emission of Radiation的縮寫

雷射藉由光子的受激發射stimulated emission而生
即高能階粒子在一個外來的光子誘導下會躍遷到低能階
同時釋放一個與誘導光子完全相同的光子
這樣子產生的「光放大」就是雷射的原理
雷射光的特色有單頻monochrmatic
表示這樣的光是單一波長
同調性coherence(也稱為相干性)
表示這樣的光有良好的時間、空間同調性，波動的傳遞很整齊
平行光束highly collimated
雷射光能穿過長距離仍維持精準度

雷射的里程碑

1983年是雷射治療的第一個里程碑
R Rox Anderson & John A Parish在這一年提出了「選擇性光熱解，selective phtothermolysis」的概念
意思是雷射光被特定物質吸收時才會產生熱與作用
這樣的作法能提高治療的效率
並且減少治療的副作用

2004年的第二個里程碑
理由是D Manstein提出了「分段性光熱解，fractional photothermolysis」的作法
以多而小面積的作用方式取代以前大片面積的作用方式
能減少整體的發炎反應並減少(甚至沒有)疤痕的生成

與雷射相關的參數

光子穿過皮膚的結果可能有能量被吸收或散射
一般而言波長長的光較少被散射
雷射在皮膚起作用就由被吸收開始
吸收了光子的物質稱為「載色體chromophores」
人體主要的載色體有血紅素、黑色素、水與脂肪等

汽化剝離式雷射Ablative laser表示此雷射會汽化vaporize組織
理想的情形是精準的剝離一層(水平皮膚表面)
或一束(垂直皮膚表面)組織
而產生的週邊熱能損傷很少
非汽化剝離式雷射Non-ablative laser則藉由雷射與組織的反應而刺激膠原蛋白增生產生作用

光通量Fluence，也作能量密度可以看作雷射治療的「劑量」
通常以J/cm2為單位
脈衝時間Pulse duration表示雷射作用的時間
以秒為單位
功率Power表示單位時間內產生的能量
以W表示，1 W = 1 J/second
因為Q-switched 雷射能夠在很短的時間內發出雷射
臨床上使用來除斑除刺青的Q-switched雷射
產生的功率甚至比核能發電廠來得更高
日常生活的電燈泡功率為20W左右
而臨床使用的雷射機種功率從10W到10億W都有

雷射在臨床上的應用

綜合上述這些參數
包括雷射波長、脈衝時間、光通量、加上雷射光束的大小(exposure spot size)、冷卻方法的使用
可以針對特定的載色體產生治療效果
這就是「選擇性光熱解」在臨床上的應用
一般而言在可見光譜之內
載色體與選擇的雷射常常為互補色
比方說紅棕色的刺青以綠色光532nm波長的Q-switched Nd:YAG雷射治療
綠色的刺青以紅寶石雷射694nm來治療

調整雷射的脈衝時間可以讓雷射產生的熱能盡量持續作用在目標組織上或目標組織附近
組織與雷射作用後會產熱，但也會藉由傳導作用將熱能散去
不同組織有不同的熱緩解時間Thermal relaxation time (TRT)
指的是組織需要多少時間來散熱降溫
TRT與組織的大小有關，通常與長度的平方成正比
因此要處理很小的病灶
這些病灶的TRT很短
就需要雷射機種進步到毫微秒nanoseconds的脈衝時間
因應TRT選擇合適的脈衝時間對治療很重要
脈衝時間比TRT短可能作用的效果不佳(熱能很快就散失了)
TRT比脈衝時間短可能產生副作用

分段性光熱解在臨床的應用
雷射以非常窄小精準的光束打出
在組織形成很精準的微熱區microthermal zone(MTZ)
每一個MTZ直徑大約是100-300μm
這樣的做法取代以前整片組織接受雷射的作法
大約10-50%的面積接受雷射作用
在MTZ之間留下沒有受雷射作用的組織
可以加快癒合的過程、減少副作用的產生

本文作者為整形外科 莊昆霖醫師