激光计量：激光在生物体中的定量计算

2023-12-04 百科知识版权反馈

【摘要】：不论在临床治疗上，还是在诊断和基础研究中，为了使结论具有普遍意义，都必须进行定量的工作，激光计量就是对激光作用于生物体的定量计算，它包括物理剂量和生物剂量。从激光剂量的单位来看，它实际上是激光的能量密度。根据其定义可知，激光剂量由功率、面积、时间和入射角四要素决定。当入射角不为零时，则激光剂量值的大小按公式1－5的规律，随入射角增加而减小，与入射角的余弦成正比。

不论在临床治疗上，还是在诊断和基础研究中，为了使结论具有普遍意义，都必须进行定量的工作，激光计量就是对激光作用于生物体的定量计算，它包括物理剂量和生物剂量。

（一）激光的物理剂量

物理剂量（physical　dosage）是指以物理学量作为指标的剂量，定义为激光束垂直照射到生物体单位面积上的功率与照射时间的积，用D表示。

D＝（P／s）·t·cosθ　　（公式1－5）

式中P是到达受照射处的激光功率，单位是W，s是受照射面积，单位是cm2，t是照射时间，单位是s，θ是入射激光束与受照表面法线的夹角，单位是度，D为剂量，单位是J／cm2。

从激光剂量的单位来看，它实际上是激光的能量密度。根据其定义可知，激光剂量由功率、面积、时间和入射角四要素决定。从试验和临床时间表明，激光作用生物组织以后产生生物效应的强弱，不但与能量密度有关，还与组成能量密度的四要素的配比有关。

1．激光功率　对连续激光器可用相应的功率计直接测量其功率；对脉冲激光器通常用相应的能量计测量出单个脉冲的能量，并观测脉冲的波形，求出其峰值功率与平均功率。

2．受照面积　指受照处激光束的光斑面积，由于激光功率在光斑上的分布是不均匀的，按高斯型分布，在其中心处光强最强，边缘处最弱，如图1－11所示，当光振幅减到中央光振幅的I／e时，其光束宽度为光斑直径D，半径为R，光斑面积为：

(www.chuimin.cn)

3．照射时间　对连续激光用秒表或电子计时器计时，对脉冲激光只需记录脉冲个数。从公式1－5可知，当垂直照射（θ＝0）时，功率密度确定以后，则照射时间是决定剂量大小的惟一因素。剂量值随时间增加而成正比增加。在临床实践中，常用改变照射时间长短的方法来调节剂量的大小，这是最方便、最常用的控制剂量的方法。

4．激光入射角　当入射角θ＝0时，cosθ＝1，此时公式1－5可写成

D＝（P／S）·t　　（公式1－7）

此为垂直入射时的激光剂量公式。当入射角不为零时，则激光剂量值的大小按公式1－5的规律，随入射角增加而减小，与入射角的余弦成正比。这一规律又称为激光剂量的余弦定律。在实际应用中，通常要求垂直照射。临床上常用调节功率密度的方法来调节剂量，以适合治疗的需要。如用CO2激光器对组织进行气化或切割时，若需要凝固止血，则增大刀头与受照面间的距离，就可增大受照面积减小功率密度，达到止血的目的。

（二）激光的生物剂量

1．生物剂量的定义　在临床应用中，发现用同一物理剂量照射不同个体或同一个体不同部位时，其所引起的生物反应往往是不同的。因此在实际应用中常常直接将生物组织反应的强弱程度分级，并定义出分级的标准，按照这种标准所分的级，称为生物剂量（biological dosage）。

2．生物剂量的标准　生物剂量的标准是复杂的，这是因为受照处有不同的结构、肤色和疾病状态，不同的反射、散射、吸收和透射，以及不同的热学特性和其他生物学特性，这给生物剂量的统一分级造成困难。但是，对一些局部领域，仍可确定其生物剂量，如对眼底光凝治疗分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级；又如临床上常把激光在皮肤上的红斑反应分别为0级（亚红斑量）、Ⅰ级（最小红斑量）、Ⅱ级（弱红斑量）、Ⅲ级（中红斑量）、Ⅳ级（强红斑量）和Ⅴ级（超红斑量）等6级，这6级都是生物剂量的量度。这些生物剂量的确定，对临床治疗具有指导意义。

激光计量：激光在生物体中的定量计算

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