激光治疗眼、耳、鼻、喉及面部疾病的生物学效应

张菁 仇荣星

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼耳鼻整形外科 上海 200031)

激光在颜面部及眼、耳、鼻、喉腔内疾病的治疗中，具有定位准确、范围精确、创伤微小的特点，在眼、耳、鼻、喉及头面部疾病治疗与美容应用的数十年历史中，其优越性得到越来越广泛的重视。各类新的激光技术和新型激光仪器不断涌现，应用范围越来越广泛[1]。激光是受激辐射光的放大，对眼、耳、鼻、喉及面部不同的疾病治疗有不同的生物学效应，本文对其进行概述。

1 激光治疗眼部疾病

眼是最好的光学感应器，任何光都可以由眼球透入眼底。因此激光在眼部疾病的应用非常广泛。眼科领域也是新激光技术应用最前沿的学科之一，最早将激光用于眼部疾病的治疗是在1960年[2]。激光可用于治疗近视、散光、远视、眼底疾病、白内障、青光眼、泪道疾病、干眼症、眼内眼睑肿瘤及其他眼病等。当然不同的疾病使用的激光器不同，其生物学效应也不尽相同。

1.1 激光治疗屈光不正、白内障和青光眼 对于近视、散光或远视，现在最常用的是飞秒激光和准分子激光。这2类激光也可用于白内障和青光眼等其他疾病的治疗。

飞秒激光的脉宽为10～15 s，飞秒激光器包括染料飞秒激光器、钛宝石飞秒激光器和光纤飞秒激光器等，波长范围覆盖紫外、可见和近红外波段。其波长范围为350～1 100 nm[3]。眼科应用的飞秒激光是一种近红外激光，波长为1 053 nm。它的主要生物学效应是光离解作用(photodisruption)，属于光机械效应。它在极短的时间释放能量，每个脉冲的光爆破均会产生含有H2O和CO2的微等离子体气泡，空泡融合靠近后不同空泡之间的组织连接越来越少，最终形成精确的组织分离让组织细胞光裂解爆破从而切削组织。这种瞬时的能量爆破最大限度地减少了流体的作用，并且光束几乎无衰减地到达组织内，避免了气泡的产生和周围组织的损伤[4]。当激光脉宽达到非常短，如10～15 s，主要产生的是一种光机械效应，对于组织的热效应非常小，而且对于组织的选择性光热作用也几乎不存在。遗憾的是，飞秒激光离子化过程中还似乎产生无毒原子团[5]。例如飞秒激光对骨骼造成创伤，相比较于机械产生的创伤，飞秒激光造成的创伤愈合缓慢，表明生化过程遭到活性物质破坏[6]。尽管如此，飞秒激光仍然特别适用于眼病的治疗。如在辅助角膜屈光手术中，用于准分子激光原位角膜磨镶术、飞秒角膜磨镶术、角膜基质环植入手术；在辅助角膜移植术中可用于深板层角膜内皮移植术与穿透性角膜移植术；在辅助青光眼的治疗中用于制作巩膜隧道、切除小梁网、虹膜周边切除术等；在辅助白内障手术中用于角膜切口、晶状体囊膜撕除、预劈核等操作步骤；还可以通过在晶状体内部创造小的切口制造滑动平面，调节晶状体厚度从而治疗老花眼[7]。

准分子激光指受到电子束激发的惰性气体和卤素气体结合的混合气体形成的分子向其基态跃迁时发射所产生的激光。属于冷激光，无热效应。波长为193 nm的准分子激光是一种超紫外线光波，此波长的激光吸收范围窄，激光能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质吸收，超过这个范围的组织不会吸收到激光能量。每一个激光脉冲可以切削0.2～0.25 μm厚度的生物组织，所以周围的组织不会受到损伤。准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，是光电离效应或光离格作用[8]，属于光化学剥脱(次要光机械效应)。光电离效应是指组织受到远紫外光激光作用时，会断裂分子之间的结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间，精确度达细胞水平。准分子激光的波长短，不会穿透人的眼角膜，因此对于眼球内部组织没有任何不良作用。不过准分子激光主要针对的是DNA和蛋白质，可能额外造成光声瞬变现象，形成MHz范围的冲击波，增加损伤范围[5]。

1.2 激光治疗眼底疾病 激光治疗眼底疾病使用的为高功率激光，主要采用视网膜光凝术。这类常用的激光器有红宝石激光器(694 nm)、氩离子激光器(515 nm和488 nm)、氪离子激光器(521、568、647 nm)、染料激光器(595 nm)、半导体激光器(570 nm)、微脉冲激光器(577 nm)等，其生物学效应都是光热作用[8]，对血红蛋白都有较高的吸收率从而使患者视网膜中的缺血区域受损，有效防止新生血管产生生长因子；改变视网膜营养状况；使视网膜耗氧量逐渐降低，为残存组织提供氧气支持，明显改善患者血液循环，达到降低渗漏作用；使视网膜色素上皮中的渗透液向脉络膜毛细血管中转移，并被吸收；控制毛细血管以及微血管瘤扩张，使血管通透能力减弱，有效缓解视网膜水肿现象。

另一类为光动力治疗(photodynamic therapy, PDT)，可用于治疗中心性浆液性脉络膜视网膜病变、脉络膜血管病变、脉络膜血管瘤、老年性黄斑变性等。PDT主要通过将光敏剂注入体内，使其与新生血管内皮细胞特异性结合而滞留在脉络膜新生血管内，在特定波长激光照射作用下可发生光化学反应，从而损坏脉络膜新生血管内皮细胞而造成脉络膜新生血管管腔闭阻，抑制或减轻血液成分外漏，最终阻止脉络膜新生血管进一步损害光感受器细胞。然而，PDT虽可延缓患者短时间内的视力下降，但对脉络膜新生血管的复发却无能为力。

1.3 激光治疗干眼症 强脉冲光治疗睑板腺功能障碍型干眼症的安全性和有效性得到了大量的证实。虽然其机制还不是很明确，但主要的激光生物学效应还是光热和光生物调节作用[9]。通过选择性光热解作用消除睑缘新生血管; 热效应可以改善睑板腺功能，提高泪膜稳定性; 减少睑缘细菌和螨虫的繁殖及其导致的炎症反应等[10]。强脉冲光严格意义上不是一种激光，没有单一性，它是一段400～1200 nm波长光的集合，通过不同波长的滤光片滤去一部分波长的光。另一个可以用于治疗干眼症的激光器是Er:YAG/Nd:YAG激光治疗系统。这是双波长激光器，波长为2 940 nm和1 064 nm的双波长，目前还处在临床试验阶段，主要作用是光热效应。

2 激光治疗耳、鼻、喉疾病

激光应用于耳、鼻、喉疾病的治疗也非常广泛。我院也是国内最早将激光应用于耳、鼻、喉疾病治疗的单位，20世纪70年代成立上海医科大学激光研究所，国内第1台用于耳、鼻、喉疾病治疗的CO2激光器诞生于我院。现在用于耳、鼻、喉疾病治疗的激光器种类也非常多。

2.1 激光治疗鼻科疾病 治疗鼻部疾病的激光类型有很多，包括CO2激光(10 600 nm)、Nd:YAG激光、Ho:YAG激光(2 140 nm)、KTP激光、PDL激光、氩激光等。可用于治疗鼻出血、鼻腔血管瘤、鼻腔乳头状瘤、鼻息肉、鼻前庭囊肿、鼻前庭肿物等，以及激光辅助进行功能性鼻内镜手术[11]。虽然这些激光各自作用的靶基不同，有水吸收的、血红蛋白吸收的以及两者均吸收的，但无论哪种激光其生物学作用都是光热作用。其优点为出血少、切割精准、无瘢痕，可用于组织切割和血管凝固。

2.2 激光治疗耳科疾病 耳科常用的激光器有氩激光、KTP激光、CO2激光、Nd：YAG激光及Er：YAG激光等。可用于激光鼓膜造孔术、激光辅助鼓膜成形术、CO2激光辅助人工镫骨手术、CO2激光辅助修正人工镫骨手术，也可用于外耳道肿瘤切除、胆脂瘤清除、骨疣切除、鼓室体瘤切除、鼓室血管瘤切除等手术[12-13]。其中CO2激光器使用最广泛，主要用于组织切割和气化，其生物学作用都是光热作用。

2.3 激光治疗咽喉部疾病 激光在咽喉部疾病的治疗范围更为广泛，可用于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的悬雍垂腭咽成形术、咽喉部肿物切除、扁桃体切除、会厌囊肿切除、声带息肉和囊肿切除、喉乳头状瘤切除、喉癌手术、声带瘢痕治疗、环咽失迟缓症等。使用的激光器主要有CO2激光、KTP激光、PDL激光、Nd:YAG激光、Er:YAG激光、Er:YAG/Nd:YAG双波长激光等[14-17]。其生物学作用主要也是光热作用，主要通过组织切割、气化和热凝固产生治疗作用。近年有报道[18]用飞秒激光治疗声带瘢痕的动物实验，认为其可能是未来治疗声带瘢痕的有效方法。

另一类为PDT，对于喉乳头状瘤、早期喉癌、早期鼻咽癌、局部晚期头颈部恶性肿瘤及复发性头颈部恶性肿瘤的治疗具有重要意义。PDT是利用光敏剂和相应波长激光产生的光化学反应来治疗良、恶性肿瘤的新技术，其原理是通过在病灶局部高浓度积聚的光敏剂与相应波长激光产生的光敏化作用来选择性地破坏靶组织。其治疗作用主要有3个机制：①对肿瘤细胞的直接毒性作用; ②光化学反应导致的肿瘤周围血管损伤; ③肿瘤血管损伤诱导的炎症反应所导致的全身免疫反应[19]。

第3类为低功率激光器照射(可见光范围500～900 nm)，可用于治疗眼、耳、鼻、喉各类慢性炎症、创面愈合不良以及病毒感染等。此类激光的机制是光生物调节作用。

3 激光治疗面部

激光在头面部主要是皮肤领域的治疗应用相当广泛，是最活跃的领域之一，也是新激光器推陈出新最快的一个领域，每年都有新的激光器推出。主要分为2类，一类是五官头面部皮肤肿物的切割气化，原理比较简单，主要是通过激光的热效应，与之前提到的耳、鼻、喉腔内切割气化类激光类似。当然也有一类新型PIRL激光是光机械作用原理。另一类是皮肤美容激光，也是最活跃的领域，其原理为选择性光热分解原理和点阵光热分解原理，由Rox Anderson教授分别于1981年[20]和2001年[21]提出的。

3.1 激光治疗眼、耳、鼻肿物 激光可用于眼睑肿瘤的切除，主要是良性肿瘤以及部分恶性肿瘤，包括CO2激光、氩激光、铒激光、二极管激光等。在彻底去除病灶的同时也能得到很好的美容效果[22-25]，甚至可用于泪小点全覆盖肿物的切除[26]。当然不同的激光也有各自的一些优势。CO2激光的优点是止血效果好，可以治疗较深部的组织；而铒激光的优点是磨削得更精准[27]。对于鼻前庭、鼻背部、耳郭、外耳道肿物的切除也类似于眼睑肿物的治疗，常用激光为CO2激光、Nd:YAG激光等。其生物学效应都是光热作用进行的切割和气化。近年出现的新型中红外皮秒激光PIRL(2 950 nm，55 ps脉宽)备受瞩目，研究证实相比较其他激光和手术刀，组织切割更精准，可造成极小的组织消融，周围组织损伤较少，导致β-连环蛋白和转化生长因子-β转导信号低活性，细胞活性更强，细胞增殖率较低，伤口愈合早期阶段具有更多胶原蛋白，从而导致愈合反应加速。其形成的切口比手术刀更窄，因此更适合于特殊部位的精准切割，生物学效应基本是光机械效应[28-29]。

3.2 激光用于面部皮肤美容 面部皮肤美容激光器种类繁多，大致可以分为3大类：色素类激光、血管类激光、面部年轻化类激光。色素类激光器的靶向组织是色素细胞，可用于：①表皮的色素疾病，如雀斑、脂溢性角化、咖啡斑、雀斑样痣、晒斑、炎症后色素沉着等；②真皮色素性疾病，如太田痣、伊藤痣、褐青色痣、去文身等。主要有2类激光器：调Q激光器和皮秒激光器，这两者的区别是激光输出的脉宽不同，调Q激光器的脉宽是9～10 s，而皮秒激光器的脉宽是10～12 s。皮秒激光器由于脉宽更短，对色素除了有选择性光热作用外还有光机械作用，而调Q激光器仅有选择性光热作用，所以皮秒激光器对于色素的清除率可能更高，尤其是对于文身的去除。在首个皮秒激光去文身的皮肤组织实验中，在电镜下可以发现水-碳反应，而且水-碳反应比颗粒破碎更能影响文身的直观变化[30-31]。当然不同波长的调Q激光器(532、694、755、1 064 nm等)和皮秒激光器(532、755、1 064 nm)在疗效上也有所差别。血管类激光包括：PDL激光、KTP激光、Nd:YAG激光、PDT等，可用于鲜红斑痣、血管瘤、面部红血丝、痤疮、早期瘢痕等的治疗。前三者原理也是对于血红蛋白的选择性光热作用。PDT的原理是光化学作用，海姆泊酚PDT鲜红斑痣取得了很好的临床效果，该药是我国自主研发的一级原研药。面部年轻化类激光包括CO2点阵激光、铒玻璃点阵激光、皮秒激光等，这类激光都用到了点阵光热分解原理。CO2点阵激光和铒点阵激光仅有光热效应，而皮秒激光对于面部年轻化除了光热效应外还有部分光化学效应[32]，当然这方面还有待进一步研究。还有一类强脉冲光，之前也提到过，严格意义上不能算作激光，其是一段波长光的集合(400～1 200 nm)，对于色素、血管、面部年轻化都有一定的作用，但作用不如单波长激光强。

激光对于眼、耳、鼻、喉及面部疾病治疗的应用非常广泛，基本涵盖了所有激光类型和作用机制。其在眼科和皮肤美容治疗领域尤为活跃。