光療法

光是一種輻射能，在真空中約以3×10⁸ m/s 速度直線傳播。現認為光既是一種電磁波又是一種粒子流，對光的波動和粒子的雙重性質稱為波一粒二重性。光量子學説認為光量子學説具有一定能量，不同的光線由於光量子能量不同，可引起光化學效應，光電效應，熒光效應和熱效應等，這些效應則成為光生物學作用的基礎。

原子和分子都具有一定的內能，這種內能的數值是不連續的，只能有某些特定的值，即原子或分子只能處於某些不連續的能量狀態。一般情況下，大多數分子或原子處在能量最低的運動狀態，稱為基態。能量較高的狀態稱為激發態。如果物質受到外界作用之後，從外界吸收大量能量，許多原子和分子則由基態過渡到激發態。尚處在激發態的原子或分子極不穩定，會自發地從激發態過渡到下能級或跳回基態，多餘的能以電磁波的光子形式向四周發散出，此種發射為光的自發輻射，即普通光的產生。如紅外線，可見光及紫外線。有些物質由於其內部結構的關係，其中原子或分子被激發到激發態後，不能立刻回到基態，而是很快地過渡到某個或幾個壽命較長的中間狀態。原子或分子在這些狀態停留的時間較長，對於其它激發態來説比較穩定，這種相對穩定的狀態稱為亞穩態。由於亞穩態的壽命較長，物質受到強烈作用後，可使亞穩態的粒子數比基態或下能級的多，致使粒子數反分佈。處在反分佈的原子或分子，如果受到入射光子的作用，而此光子的能量恰等於原子（或分子）亞穩態與基態或下能級能量之差，則這些受激原子或分子就從亞穩態跳到基態或某個下能級，同時發射一個與入射光頻相同的光子，這種發射稱為光的受激輻射。它是激發原子（或分子）受到光子激發以且的發光現象，由於產生這些光子在物質中繼續前進時會激發更多的光子，所以光與激活物質作用時，不是減弱了光束，而是使光束加強，因此利用受激輻射有可能使光放大產生激光。

光動力作用是指在光敏劑參與下，在光的作用下，使有機體細胞或生物分子發生機能或形態變化，嚴重時導致細胞損傷和壞死作用，而這種作用必須有氧的參與，所以又稱光敏化-氧化作用，在化學上稱這種作用為光敏化作用，在生物學及醫學上稱之為光動力作用，用光動力作用治病的方法，稱為光動力療法（photodynamictherapy,PDT）。光動力療法是以光、光敏劑和氧的相互作用為基礎的一種新的疾病治療手段，光敏劑（光動力治療藥物）的研究是影響光動力治療前景的關鍵所在。光敏劑是一些特殊的化學物質，其基本作用是傳遞能量，它能夠吸收光子而被激發，又將吸收的光能迅速傳遞給另一組分的分子，使其被激發而光敏劑本身回到基態。隨着第一個光敏劑PorfimerSodium於1993--1997年在美國、加拿大、歐盟、日本及韓國陸續被批准上市，PDT領域的研究、開發和應用迅速活躍起來。近年來，隨着新的光動力治療藥物的研發成功及激光設備技術的提高，PDT又迎來了前所未有的發展高峯。國際上，已批准上市或正在臨牀研究的新的光敏劑近十種。國內光動力治療開展已經非常廣泛，已經和即將上市的光動力藥物有“艾拉”（5-ALA，外用鹽酸氨酮戊酸），海姆泊芬（HMME,血卟啉單甲醚），同時，PDT也被用於各種非腫瘤型疾病和損容性疾病，如尖鋭濕疣、牛皮癬、鮮紅斑痣、類風濕關節炎、眼底黃斑病變、中重度痤瘡、血管成型術後再狹窄等疾病的治療。 ^[3-4] 

採用艾拉光動力治療尖鋭濕疣，艾拉（5-ALA，外用鹽酸氨酮戊酸）是一種簡單的5碳化合物，是內源性化學物質，參與體內血紅素的生物合成。作為血紅素的前體物，ALA在ALA脱水酶等一系列酶的作用下，生成具有強光敏作用的原卟啉IX（Proto-porphyrinIX，縮寫為PpIX），它是血紅素生物合成的最後一步中間體。正常情況下，血紅素生物合成途徑受到機體負反饋調節，即ALA的合成受細胞內血紅素含量調控，所以體內不會有過多的ALA蓄積。當給予過量的外源性ALA時，上述調節機制被打亂，機體某些增殖較快的組織如尖鋭濕疣疣體細胞即產生過量的PpIX。此時經特定波長的光輻照，即發生光動力學反應，生成具有殺傷細胞作用的單線態氧（O2）或其他自由基等細胞毒性物質，殺傷增殖活躍的細胞和組織，達到治療的目的，使用艾拉光動力療法治療尖鋭濕疣能夠徹底清除亞臨牀病灶和潛伏感染病灶，降低尖鋭濕疣的複發率，一般在臨牀上採用三階段療法治療尖鋭濕疣。 ^[5] 

採用艾拉光動力治療中重度痤瘡，艾拉光動力可以直接有效地殺滅痤瘡丙酸桿菌，同時，艾拉（5-ALA，外用鹽酸氨酮戊酸）外敷後還能向皮脂腺聚集並轉化為原卟啉IX（Proto-porphyrinIX，縮寫為PpIX），採用特定波長的光照射後，可以導致皮脂腺可逆性損傷，有效治療中重度痤瘡，具有療效顯著，無全身毒副作用，複發率低等多種優勢。

治療原理：是將第二代的新型光敏劑（海姆泊芬）通過靜脈途徑注入體內，海姆泊芬經靜脈注射後立即在血液中形成濃度高峯，並被血管內皮細胞迅速吸收，而表皮層細胞吸收尚很少，因此光敏劑的分佈在血管內皮細胞與表皮層細胞間形成明顯的濃度差。此時給予穿透表淺、可被血管內皮細胞選擇性吸收的特定波長的光照射，使海姆泊芬產生單態氧等光毒物質，使富含海姆泊芬的患部擴張畸形的毛細血管網被選擇性破壞，而覆蓋於擴張畸形毛細血管網上的正常表皮層因不含海姆泊芬不受損傷，位於擴張畸形毛細血管網下的正常真皮深層組織則因激光穿透淺、難以達到有效激發量而得到保護。 ^[6] 

光動力學療法的優點不同於傳統的手術、放療和化療三大治療腫瘤手段，它對靶組織及損傷程度都具有可選擇性，可減少對正常組織的損傷。與手術、化療、放療等常規治療手段相比，光動力學療法有如下重要優點：

（1）創傷很小：藉助光纖、內窺鏡和其他介入技術，可將激光引導到體內深部進行治療，避免了開胸、開腹等手術造成的創傷和痛苦。

（2）毒性低微：進入組織的光敏藥物，只有達到一定濃度並受到足量光照射，才會引發光動力學反應而殺傷靶向細胞，是一種局部治療的方法。人體未受到光照射的部分，並不產生這種反應，人體其他部位的器官和組織都不受損傷，也不影響造血功能，因此光動力療法的毒副作用是很低微的。

（3）選擇性好：光動力療法的主要攻擊目標是光照區的病變組織，對病灶周邊的正常組織損傷輕微，這種選擇性的殺傷作用是許多其他治療手段難以實現的。

（4）適用性好：光動力療法對不同細胞類型的病灶組織都有效，適用範圍廣;而不同細胞類型的病灶組織對放療、化療的敏感性可有較大的差異，應用受到限制。

（5）可重複治療：靶向細胞對光敏藥物無耐藥性，病人也不會因多次光動力治療而增加毒性反應，所以可以重複治療。

（7）可協同手術提高療效：對於尖鋭濕疣患者，疣體過大時，需要使用激光、冷凍等方法去除大疣體之後，在進行光動力治療。由此臨牀醫生總結出三階段療法。

（8）可消滅隱性病灶：臨牀上有些疾病如尖鋭濕疣，在主病灶外可能有散在的肉眼看不見的微小亞臨牀和潛伏感染，常規治療手段只能去除顯性病灶，對隱性病灶無能為力，但用光動力療法後表面照射的方法，消滅可能存在的所有微小病變，從而大大減少復發的機會。

（9）可保護容貌及重要器官功能：對於顏面部的皮膚癌、口腔癌、陰莖癌、宮頸癌、視網膜母細胞瘤等，應用光動力療法有可能在有效殺傷癌組織的情況下，儘可能減少對發病器官上皮結構和膠原支架的損傷，使創面癒合後容貌少受影響、保持器官外形完整和正常的生理功能。 ^[7] 

應用紫外線防治疾病的方法稱為紫外線療法。紫外線系不可見光，因位於可見光譜紫色光線的外側而得名。

紫外線光譜生物學作用特點

紫外線的波長400～180nm。其光譜分三個波段。（1）長波紫外線（UVA），波長範圍400～320nm；（2）中波紫外線（UVB）波長範圍320～280nm；（3）短波紫外線（UVC），波長範圍280～180nm。

紫外線的各種生物學作用都有有一定的光譜特點，從而可描繪出一定曲線，即紫外線生物學作用的光譜曲線。

Ⅰ－殺菌作用曲線

Ⅱ－維生素D形成作用曲線

Ⅲ－皮膚紅斑形成作用曲線……色素形成 作用曲線

Ⅰ紫外線殺菌作用線：在短波部分，殺菌作用最強的部分為250～260nm。

Ⅱ紫外線在維生素D作用曲線：也有最高峯值，波長位於280nm。

Ⅲ紫外線的紅斑形成曲線；有兩個高峯，第一個高峯位於波長297nm。第二個高峯位於波長250～260nm。虛線為色素形成作用曲線表明其作用最強部分在長波紫外線的範圍內。

生物學效應

紫外線透入人體皮膚的深度不超過0.01～1mm,大部分在皮膚角質層中吸收,使細胞分子受激呈激發態,形成化學性質極活潑的自由基,因而產生光化學反應如光分解效應、光化合效應,光聚合作用和光敏作用.當達到一定照射劑量時,可引起蛋白質發生光解或核酸變性，細胞損傷後影響溶酶體，產生組織胺、血管活性肽、前列腺素等體液因子、通過神經反射與神經一體液機制。經過一定時間，照射區皮膚出現紅斑。它有嚴格的界限，是一種非特異性炎症反應。根據照射劑量大小，機體對紫外線的敏感性和季節、體持和和腸道對鈣磷的吸收，促進鈣在骨基質中沉積，並與體內調節鈣代謝的其他因子協同作用，使鈣磷在體內保持正常水平。

治療作用

1．抗炎作用紫外線紅斑量照射是強有力的抗炎因子，尤其對皮膚淺層組織的急性感染性炎症效果顯著。紫外線抗炎作用機理：（1）殺菌；（2）改善病灶的血循環；（3）刺激並增強機體防禦免疫功能。

2．加速組織再生小劑量紫外線照射可促進組織再生，於骨折、周圍神經損傷等均可應用小劑量紫外線以促其再生。作用機理：（1）加強血液供給有利於營養物質進入；（2）小劑量紫外線加速核酸合成和細胞分裂。

3．鎮痛紫外線紅斑量照射具有顯著的鎮痛作用，無論對感染性炎症、非感染性炎症痛，風濕性疼痛及神經痛均有郎的鎮痛效果，其鎮痛機理有（1）對錶皮深層的感覺神經末梢的直接作用，使其進入間生態或使其發生可逆的變化。（2）對於較深層組織止痛，可用優勢興奮波士頓，掩蓋效應即來解釋紫外線紅斑所產生的衝動與痛覺衝動在傳入經路上的互相競爭與互相干擾。

4．脱敏紫外線照射後在體內產生與蛋白質相結合的組織胺，具有一定的抗原性能，劑量逐漸增加的重複的紫外線照射所產生的組織胺，可促進機體分泌組織胺酶以破壞體內過量的組織胺，從而起到非特異性的脱敏作用。此外紫外線照射後維生素D增多，致使機體對鈣吸收增多，鈣離子可降低神經系統興奮性和血管通透性，跡有利於減輕過敏反應。

5．預防和治療佝僂病和骨軟骨病機體組織缺鈣，在小兒患佝僂病，在成人，尤其是孕婦，則患骨軟骨病，還易患骨折，骨髓炎及齲齒等，採用全身無紅斑量紫外線照射，可促進維生素D的生成，調節鈣磷代謝，預防和治療由紫外線缺乏帶來的疾病。

6．加強免疫功能機體長期缺乏紫外線照射，可致免疫功能低下，對各種病原微生物的抵抗力減弱，故易患各種傳染病，如皮膚化膿性炎症，感冒、流感、肺結核、氣管炎及肺炎等，紫外線無紅斑照射通過使皮膚的殺菌力增強；加強巨噬細胞系統的功能，提高巨噬細胞活性及使體液免疫成分含量增多，活性增強來提高機體的特異和非特異性免疫功能。

適應證及禁忌證

1．適應證紅斑量紫外線常於治療急性化膿性炎症（癤、癰、急性蜂窩織炎、急性乳腺炎、丹毒、急性淋巴（腺）管炎、急性靜脈炎）以及某些非化膿性急性炎症（肌炎、腱鞘炎）；傷口及慢性潰瘍；急性風濕性關節炎、肌炎；神經（根）炎及一些皮膚病，如玫瑰糠疹、帶狀皰疹，膿胞狀皮炎等。

全身無紅斑量紫外線常用於預防和治療佝僂病，骨羅軟骨病，長期卧牀骨質疏鬆、流感、傷風感冒等。

大面積紅斑量紫外線照射對於活動性肺結核，血小板減少性紫癜、血友病、惡性腫瘤、急性腎炎或其它腎病伴有重度腎功能全，重度肚功障礙、急性心肌炎、對紫外線過敏的一些皮膚病（急性泛性濕疹、光過敏症、紅斑性狼瘡的活動期等）是禁忌。

全身無紅斑量照射對於小兒嚴重滲出性素質是禁忌。

激光即由受激輻射光放大而產生的光，又稱Laser，激光療法是利用激光器發出的光進行治療疾病的一種方法。要產生激光，激光器必須有三個組成部分，（1）激光工作物質，包括固體、液體、氣體、半導體，如氦－氖、紅寶石、二氧化碳、染料、砷化鎵，被激勵後能發生子數反轉；（2）激光能源，使工作物質發生粒子數反轉的能源；（3）光學諧振腔，能使光線在其中反覆振盪和多次被放大，激光是處於光學諧和振腔中的激光工作物質，在外界能源的激勵作用下發生了粒子數反轉，粒子從高能級受激躍遷到低能級時，在光學諧振腔中被放大，轉出一種方向性強，高亮度，單色性好，相干性好的光。

1．光效應組織吸收激光能量之後，可產生光化學反應、光學效應、電子躍進遷、繼發輻射、自由基等，可造成組織分解和電離，最終影響受照時組織的結構和功能，甚至導致損傷。

2．熱效應激光照射生物組織後，光能轉化為熱能而使組織温度升高。產生熱效應的波段主要在紅外線波段。當功率足夠大時，數毫秒內即可使組織温度升高到200～1，000°C，使蛋白變性、凝固，甚而碳化、氣化，這是激光刀和切割的基礎。

3．壓力效應激光的能量密度極高，可產生很強的輻射壓力，加之由熱效應引起組織急劇地熱膨脹產生“次生衝擊波”的壓力效應共同合成總壓力可以使生物組織破壞，蛋白質分解和組織分離。

4．電磁效應激光是一種電磁波，因此必然產生磁場，一般強度的激光其電磁場效應不明顯，只有當激光強度極強時，電磁場效應才較明顯。電磁場效應可引起或改變生物組織分子及原子的量子化運動，產生高温、高壓，使組織產生電離，細胞核分解和產生自由基等變化。

1．生物刺激和調節作用小功率的氦氖激光照射具有消炎、鎮痛、脱敏，止癢、收斂、消腫，促進肉芽生長、加速傷口、潰瘍、燒傷的癒合作用。小功率氦氖激光局部照射可改善全身狀況，調節一些系統和器官的功能。用小功率氦氖激光照射咽峽粘膜和皮膚潰瘍面、神經節段部位、交感神經節、穴位等不同部位，在局部症狀改善的同時可出現全身症狀的改善，如精神好轉，全身乏力減輕，血沉恢復正常等。

2．激光手術激光手術是用一束細而準直的大能量激光束，經聚焦後，利用焦點的高能、高温、高壓的電磁場作用和燒灼作用，對病譜組織進行切割、粘合、氣化。常用的是二氧化碳激光器，摻釹釔鋁石榴石激光器和氬激光器，激光手術特點：出血少、感染輕、傷口癒合慢。

3．激光治療腫瘤激光主要基於其生物物理學方面的特殊作用，即激光的高熱作用，使腫瘤組織破壞；激光的強光作用，可使腫瘤表面組織揮發，使腫瘤組織腫脹、撕裂、萎縮，亦可產生二次壓力作用。激光治癌可能與其對免疫功能的影響有關。激光與光敏藥物綜合診治腫瘤是光敏劑（如HpD）在腫瘤組織有較高濃度及光敏作用達到破壞腫瘤。

1．小功率或中功率氦氖激光照射常用於治療腫瘤患者放療或化療反應，白細胞減少症；面神經炎，三叉神經痛、遺尿症；慢性傷口、慢性潰瘍、燒傷創面、過敏性鼻炎；帶狀皰疹、單純皰疹、濕疹、口腔潰瘍；臀位轉胎等。

2．二氧化碳激光適應證（1）散焦照射（輸出功率10～30W），常用於肌纖維織炎、肩周炎、慢性腹瀉、慢性風濕性關節炎、神經性皮炎、附件炎等。（2）燒灼（輸出功率30～80W）常用於治療皮膚粘膜的腫痛、痣、疣、雞眼、子宮糜爛等。（3）切割（輸出功率100～300W）聚集後做為光刀“施行手術”。

1．紅外線療法

用於醫療的紅外線光譜分為長波紅外線和短波紅外線二部分，其波長分別為15～1.5微米和1.5微米～760納米。紅外線透入機體的深度是0.05～l0毫米，其中長波部分只能達到皮膚的表層，短波部分可達皮下組織。紅外線的主要生物學效應是熱作用。

紅外線的熱作用使被照射局部的血管擴張，血流加快。局部熱可被血流帶至全身，使全身的血管擴張。熱還能促使細胞的吞噬作用加強、局部代謝旺盛、細胞的氧化過程加快和肌張力降低。

紅外線照射有明顯的改善局部血液循環的作用，促進局部滲出物的吸收和腫脹的消退。可降低肌張力，緩解肌肉痙攣。止痛、消炎，可消除淺表組織的慢性炎症。

2．紫外線療法

紫外線主要靠人工方法獲得，紫外線透入人體皮膚的深度不超過0.01～1毫米。大部分在皮膚角質層和棘細胞層中吸收，使細胞分子受激呈激發狀態，形成化學性極活潑的自由基，因而產生光化學反應如光分解反應、光化合反應、光聚合作用和光敏作用，故有化學射線之稱。

紫外線的治療作用有：①殺菌作用，②消炎作用，③止痛作用，④促進傷口癒合，⑤脱敏作用，⑥抗佝僂病，骨軟化症。⑦長波紫外線與光敏劑合用治療牛皮癬與白癜風。

3．激光療法

受激輻射光稱為激光，以各種形式的激光治療某些疾病的方法，稱為激光療法。

激光的主要特徵有高度定向性、亮度高、單色性好、相干性好等。

激光的生物學效應有熱效應、壓力效應、光化學效應、電磁效應等。

激光的治療作用依其能量的大小而不同，低能量的激光主要有抗炎和促進上皮生長的作用，高能量激光由其對組織的破壞作用，可用於切割、燒灼或焊接組織。