绿色激光血管内照射安全阈值的实验研究
作者：李云涛 章萍 侯晓强 海国军 饶凤飞 张健民 韩崇旭
单位：李云涛 章萍 侯晓强 海国军 饶凤飞 张健民(河南医科大学 激光医学研究中心)；韩崇旭(第一附属医院 检验系，郑州 450052)
关键词：红细胞膜脆性；安全阈值；血小板Gmp-140；溶血
中国医学物理学杂志000108 摘要：红光对循环血液作用的安全阈值，国内外均有报导，但绿色激光对循环血液作用的安全阈值是多少还未见报导。本实验通过不同功率的半导体绿色激光对犬进行血管内照射，并对一系列指标进行了测试，实验结果表明：绿色激光照射循环血液的安全阈值功率为8 mW，功率密度为28.57 mW/mm2，剂量为101.9×102 J/cm2。
中图分类号：R318.51 文献标识码：A 文章编号：1005-202X(2000)01-0024-02
, http://www.100md.com
Experimental research on the safe limits of green leser intravenous irradiation
LI Yun-tao, ZHANG Ping, HOU Xiao-qiang,HAI Guo-jun
(The Center of Laser Institute in Henan Medical University, Zhengz hou, 450052,China)
Abstract: The safe limits of the action of Red L aser on circulation blood have b een reported, but there has not been any report about those of Green Laser on ci rculation blood. In this paper, we chose different powers of semiconductor Green Laser to irradiate canine by intravenous irradiation and surveyed a series of i ndexes so as to study its safe limits. The results indicate that the safe limits (Power, Power density, Dosage) of the irradiation of Green Laser on circulation blood should be 8 mW, 28.57 mW/mm2 and 101.9×102 J/cm2.
, 百拇医药
Key words: safe limits; platelet of blood Gmp-14 0; haemocytes brittleness; haemolysis
He-Ne激光血管内照射疗法自1991年引入我国以来，在临床应用方面已取得了一定的成功，该疗法对某些病种的疗效十分显著，其治疗效果与所采用的照射剂量有着密切的联系。那么能否通过改变所用激光的波长来提高疗效呢？其安全性如何？为此我们通过半导体绿色激光对犬进行血管内照射。着重检测了其对犬红细胞脆性及血小板的影响，并对照射前后的一些其它生理生化指标加以测试，从而找出其安全阈值，现报导如下：
1 材料和方法
(1)仪器：广西桂林康兴激光仪器厂生产的KX-LD-2A型半导体激光仪，输出功率0～16 mW，波长532 nm(绿光)，光纤直径0.6 mm。
, http://www.100md.com (2)材料：实验选用成年健康犬6只，体重12～20 kg，购自河南省动物实验中心。
(3)方法：将6只实验犬随机编号。常规固定后抽后肢静脉血作为自身对照，用不同功率分别对犬进行照射，照射方法按“激光血管内照射操作规程”进行操作，每犬每次照射30或60分钟，每日1次，10次为一疗程，根据检测项目不同，在照射期内隔日或第5，7，10次后分别取静脉血进行测试。照射10次后，在停照第2、第5、第7、第8、第10天，分别取静脉血观察恢复情况。红细胞膜脆性实验采用红细胞渗透法。将红细胞悬浮于等渗透性氯化钠溶液中，红细胞可逐渐胀大而破坏。试验测定红细胞对各种浓度低渗盐水的抵抗力。观察记录红细胞开始溶血和完全溶血时该试管的氯化钠浓度。采用单克隆抗体酶联免疫法，测量血小板Gmp-140，试剂盒由苏州医学院血栓室提供。红细胞和白细胞计数方法见文献[1]，红细胞乳酸脱氢酶(LDH)显示法见文献[2]，红细胞膜钠-钾-ATP酶显示法见文献[3]。T淋巴细胞非特异性酯酶(ANAE)显示法见文献[4]。血浆LPO和SOD的测量分别采用巴比妥酸法和羟安法。
, 百拇医药
2 结果
(1)当照射功率在2～8 mW时，在此功率范围内，即使加大剂量(增加每次照射时间或增加照射次数)，红细胞膜脆性仍无变化。功率在10～16 mW时，照射2～5次后，发现红细胞膜脆性仍逐步增加，出现溶血现象后立即停止照射。详细情况见(表1)。
表1 激光对红细胞脆性的影响 序号
n
体重
Kg
照射
次数
时间
min
, http://www.100md.com
功率
mW
剂量
102J/cm2
脆性%
脆性
变化
开始溶血
全溶血
1
14
10
60
, 百拇医药
2
25.5
0.52
0.36
不变
0.52
0.36
不变
2
20
5
30
5
, http://www.100md.com 31.9
0.52
0.36
不变
5
60
5
63.8
0.52
0.36
不变
3
16
5
, http://www.100md.com
30
8
51.0
0.52
0.36
不变
5
60
8
101.9
0.52
0.36
不变
, 百拇医药 4
12
5
60
10
127.4
0.52
0.36
增强
0.56
0.44
增强
5
17
, http://www.100md.com
4
30
12.5
79.6
0.52
0.36
增强
0.54
0.38
增强
6
13
2
, 百拇医药 30
16
101.9
0.52
0.36
增强
0.54
0.38
增强
注：脆性中上一行为照射前的指标，下一行为末次照射后的指标
(2)当每次照射功率小于8 mW时，犬血小板Gmp-140水平无显著变化。而当功率大于上述值时，所得结果正好相反(见表2)。
, 百拇医药
表2 照射前后血小板Gmp-140水平 犬序号
功率
(mW)
血小板Gmp-140 (分子数/血小板)
对照
第五次照射
第七次照射
第十次照射
1
2
868.7
882.4
, 百拇医药
894.6
912.0
2
5
765.3
806.6
872.4
852.5
3
8
867.7
1132.1
1247.6
, 百拇医药
2131.0
4△
10
764.8
3481.3----
5△
12.5
709.6------
6△
16
807.2------
注：△表示4、5、6犬发生溶血
, 百拇医药 (3)对犬红、白细胞的影响：当功率小于8 mW时，红细胞膜上Na+-K+-ATP酶活性不受影响，而红细胞乳酸脱氢酶(LDH)及部分犬红细胞总数升高，白细胞和T淋巴细胞均有升高。功率大于上述值时，LDH活性降低，Na+-K+-ATP酶活性仍不受影响，白细胞总数降低，且无升高T淋巴细胞的功效。(见表3)
表3 半导体绿色激光血管内照射对犬红 、白细胞的影响 序号
n
功 率
(mW)
照射天数
(d)
红细胞计数
, http://www.100md.com
(×1012/L)
乳酸脱氢酶
活性
Na+-K+-ATP
酶活性
白细胞计数
(×109/L)
T细胞比例
(%)
1
对照
3.25
, http://www.100md.com
2.16
1.02
2.28
21
2
1
3.66
2.06
1.06
6.46
32
2
3
, 百拇医药 2.89
2.10
1.10
6.40
34
2
5
3.14
2.06
1.02
7.50
32
2
, 百拇医药 7
4.71
2.02
1.00
7.80
36
2
10
3.34
3.34
0.98
7.28
38
, 百拇医药 2
对照
5.12
1.02
1.36
3.25
14
5
1
5.70
1.74
1.52
4.10
, 百拇医药 20
5
3
6.79
2.00
1.60
3.95
13
5
5
3.95
2.17
1.43
4.35
, 百拇医药
24
5
7
4.16
2.01
1.24
4.82
26
5
10
6.35
2.58
1.38
, 百拇医药
6.75
38
3
对照
3.19
1.85
1.42
3.95
10
8
1
2.69
2.15
, 百拇医药
1.64
1.7
8
8
3
2.30
2.15
1.45
4.65
18
8
2.41
2.25
, 百拇医药
1.52
6.80
16
8
7
3.10
2.02
1.03
6.25
24
8
10
3.27
, http://www.100md.com
2.18
1.46
8.25
34
4
对照
3.75
1.50
1.01
4.25
16
10
1
, http://www.100md.com
5.25
1.02
1.00
6.65
18
10
3
3.10
1.05
1.00
2.40
12
10
, 百拇医药
5
3.45
1.02
1.02
3.20
18
5
对照
4.28
2.12
1.11
4.36
16
, 百拇医药
12.5
1
4.45
1.82
1.02
5.25
19
12.5
3
6.75
1.74
1.04
4.35
, http://www.100md.com
16
6
对照
3.16
1.86
1.27
3.75
20
16
1
3.12
1.84
1.24
, 百拇医药
4.20
17
3 讨论
红细胞脆性是否升高是判断红细胞膜是否受损的重要指标。而Gmp-140水平可以敏感地反应 血小板激活和被破坏的程度。从实验结果我们知道，当激光功率小于8 mW，功率密度小于28 .57 mW/mm2时，不管是否加大剂量红细胞脆性都无显著变化，不会出现溶血现象，说明红 细胞不受损伤。血小板Gmp-140没有发生显著变化，表明血小板未受损伤。另外，红细胞膜 上Na+-K+-ATP酶活性不受影响，红细胞内乳酸脱氢酶活性升高及部分犬的红细胞总数升 高，提示在此剂量内有提高红细胞代谢的作用。白细胞和T淋巴细胞的升高提示有提高机体 防御功能的功效。当激光功率大于上述值时，随着剂量的增加，红细胞膜的脆性逐渐增加， 同时伴有LDH活性降低，导致红细胞膜受损，直至溶血现象产生。血小板Gmp-140水平发生异 常表明对血小板有损伤作用。白细胞总数降低也印证血管内照射不超过8 mW为宜。另外，我 们还检测了功率大于8 mW时的SOD和LPO水平以及照射后的恢复情况，结果显示：随剂量增加 LPO水平明显上升，SOD水平则明显下降，这也说明对机体可能产生损伤。10天后各项指标恢 复正常，表明这种损伤是可逆损伤。
, 百拇医药
综上所述，说明波长为532 nm的绿色激光，直接作用于犬的循环血液，其安全阈值可以定为 8 mW，功率密度为28.57 mW/mm2，剂量为101.9×102 J/cm2，由于犬数较少，所用功 率 不是连续变化的，否则阈值数值将会更加精确。此外，绿色激光超过阈值时，引起一系列生 理生化指标异常的机理还有待进一步研究。
参考文献:
[1]施济人,贾守约.临床实验手册[M].第一版, 济南:山东科技出版社, 1988 ,15-23.
[2]AGF. 皮尔斯(马仲魁等译). 组织化学[M]. 第二版, 北京:人民卫生出版 社. 1965, 661-663.
[3]Bevilacqua G. Cytogenesis of murine mammary tumor in BALB/cfC 3H and BALB/CFR Ⅲ stains[j]. Histochemistry 1981, 72 (1): 49.
[4]吴景兰,等. ANAE标记人周血淋巴细胞的方法改进及细胞分型观察[J]. 解剖学报, 1985, 16(2): 202.
[5]章萍,等.半导体绿色激光血管内照射的实验研究(系列文章)[J].激光杂 志,1996, 17(6): 294-304.
收稿日期：1999-05-06, 百拇医药
单位：李云涛 章萍 侯晓强 海国军 饶凤飞 张健民(河南医科大学 激光医学研究中心)；韩崇旭(第一附属医院 检验系，郑州 450052)
关键词：红细胞膜脆性；安全阈值；血小板Gmp-140；溶血
中国医学物理学杂志000108 摘要：红光对循环血液作用的安全阈值，国内外均有报导，但绿色激光对循环血液作用的安全阈值是多少还未见报导。本实验通过不同功率的半导体绿色激光对犬进行血管内照射，并对一系列指标进行了测试，实验结果表明：绿色激光照射循环血液的安全阈值功率为8 mW，功率密度为28.57 mW/mm2，剂量为101.9×102 J/cm2。
中图分类号：R318.51 文献标识码：A 文章编号：1005-202X(2000)01-0024-02
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Experimental research on the safe limits of green leser intravenous irradiation
LI Yun-tao, ZHANG Ping, HOU Xiao-qiang,HAI Guo-jun
(The Center of Laser Institute in Henan Medical University, Zhengz hou, 450052,China)
Abstract: The safe limits of the action of Red L aser on circulation blood have b een reported, but there has not been any report about those of Green Laser on ci rculation blood. In this paper, we chose different powers of semiconductor Green Laser to irradiate canine by intravenous irradiation and surveyed a series of i ndexes so as to study its safe limits. The results indicate that the safe limits (Power, Power density, Dosage) of the irradiation of Green Laser on circulation blood should be 8 mW, 28.57 mW/mm2 and 101.9×102 J/cm2.
, 百拇医药
Key words: safe limits; platelet of blood Gmp-14 0; haemocytes brittleness; haemolysis
He-Ne激光血管内照射疗法自1991年引入我国以来，在临床应用方面已取得了一定的成功，该疗法对某些病种的疗效十分显著，其治疗效果与所采用的照射剂量有着密切的联系。那么能否通过改变所用激光的波长来提高疗效呢？其安全性如何？为此我们通过半导体绿色激光对犬进行血管内照射。着重检测了其对犬红细胞脆性及血小板的影响，并对照射前后的一些其它生理生化指标加以测试，从而找出其安全阈值，现报导如下：
1 材料和方法
(1)仪器：广西桂林康兴激光仪器厂生产的KX-LD-2A型半导体激光仪，输出功率0～16 mW，波长532 nm(绿光)，光纤直径0.6 mm。
, http://www.100md.com (2)材料：实验选用成年健康犬6只，体重12～20 kg，购自河南省动物实验中心。
(3)方法：将6只实验犬随机编号。常规固定后抽后肢静脉血作为自身对照，用不同功率分别对犬进行照射，照射方法按“激光血管内照射操作规程”进行操作，每犬每次照射30或60分钟，每日1次，10次为一疗程，根据检测项目不同，在照射期内隔日或第5，7，10次后分别取静脉血进行测试。照射10次后，在停照第2、第5、第7、第8、第10天，分别取静脉血观察恢复情况。红细胞膜脆性实验采用红细胞渗透法。将红细胞悬浮于等渗透性氯化钠溶液中，红细胞可逐渐胀大而破坏。试验测定红细胞对各种浓度低渗盐水的抵抗力。观察记录红细胞开始溶血和完全溶血时该试管的氯化钠浓度。采用单克隆抗体酶联免疫法，测量血小板Gmp-140，试剂盒由苏州医学院血栓室提供。红细胞和白细胞计数方法见文献[1]，红细胞乳酸脱氢酶(LDH)显示法见文献[2]，红细胞膜钠-钾-ATP酶显示法见文献[3]。T淋巴细胞非特异性酯酶(ANAE)显示法见文献[4]。血浆LPO和SOD的测量分别采用巴比妥酸法和羟安法。
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2 结果
(1)当照射功率在2～8 mW时，在此功率范围内，即使加大剂量(增加每次照射时间或增加照射次数)，红细胞膜脆性仍无变化。功率在10～16 mW时，照射2～5次后，发现红细胞膜脆性仍逐步增加，出现溶血现象后立即停止照射。详细情况见(表1)。
表1 激光对红细胞脆性的影响 序号
n
体重
Kg
照射
次数
时间
min
, http://www.100md.com
功率
mW
剂量
102J/cm2
脆性%
脆性
变化
开始溶血
全溶血
1
14
10
60
, 百拇医药
2
25.5
0.52
0.36
不变
0.52
0.36
不变
2
20
5
30
5
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0.52
0.36
不变
5
60
5
63.8
0.52
0.36
不变
3
16
5
, http://www.100md.com
30
8
51.0
0.52
0.36
不变
5
60
8
101.9
0.52
0.36
不变
, 百拇医药 4
12
5
60
10
127.4
0.52
0.36
增强
0.56
0.44
增强
5
17
, http://www.100md.com
4
30
12.5
79.6
0.52
0.36
增强
0.54
0.38
增强
6
13
2
, 百拇医药 30
16
101.9
0.52
0.36
增强
0.54
0.38
增强
注：脆性中上一行为照射前的指标，下一行为末次照射后的指标
(2)当每次照射功率小于8 mW时，犬血小板Gmp-140水平无显著变化。而当功率大于上述值时，所得结果正好相反(见表2)。
, 百拇医药
表2 照射前后血小板Gmp-140水平 犬序号
功率
(mW)
血小板Gmp-140 (分子数/血小板)
对照
第五次照射
第七次照射
第十次照射
1
2
868.7
882.4
, 百拇医药
894.6
912.0
2
5
765.3
806.6
872.4
852.5
3
8
867.7
1132.1
1247.6
, 百拇医药
2131.0
4△
10
764.8
3481.3----
5△
12.5
709.6------
6△
16
807.2------
注：△表示4、5、6犬发生溶血
, 百拇医药 (3)对犬红、白细胞的影响：当功率小于8 mW时，红细胞膜上Na+-K+-ATP酶活性不受影响，而红细胞乳酸脱氢酶(LDH)及部分犬红细胞总数升高，白细胞和T淋巴细胞均有升高。功率大于上述值时，LDH活性降低，Na+-K+-ATP酶活性仍不受影响，白细胞总数降低，且无升高T淋巴细胞的功效。(见表3)
表3 半导体绿色激光血管内照射对犬红 、白细胞的影响 序号
n
功 率
(mW)
照射天数
(d)
红细胞计数
, http://www.100md.com
(×1012/L)
乳酸脱氢酶
活性
Na+-K+-ATP
酶活性
白细胞计数
(×109/L)
T细胞比例
(%)
1
对照
3.25
, http://www.100md.com
2.16
1.02
2.28
21
2
1
3.66
2.06
1.06
6.46
32
2
3
, 百拇医药 2.89
2.10
1.10
6.40
34
2
5
3.14
2.06
1.02
7.50
32
2
, 百拇医药 7
4.71
2.02
1.00
7.80
36
2
10
3.34
3.34
0.98
7.28
38
, 百拇医药 2
对照
5.12
1.02
1.36
3.25
14
5
1
5.70
1.74
1.52
4.10
, 百拇医药 20
5
3
6.79
2.00
1.60
3.95
13
5
5
3.95
2.17
1.43
4.35
, 百拇医药
24
5
7
4.16
2.01
1.24
4.82
26
5
10
6.35
2.58
1.38
, 百拇医药
6.75
38
3
对照
3.19
1.85
1.42
3.95
10
8
1
2.69
2.15
, 百拇医药
1.64
1.7
8
8
3
2.30
2.15
1.45
4.65
18
8
2.41
2.25
, 百拇医药
1.52
6.80
16
8
7
3.10
2.02
1.03
6.25
24
8
10
3.27
, http://www.100md.com
2.18
1.46
8.25
34
4
对照
3.75
1.50
1.01
4.25
16
10
1
, http://www.100md.com
5.25
1.02
1.00
6.65
18
10
3
3.10
1.05
1.00
2.40
12
10
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5
3.45
1.02
1.02
3.20
18
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对照
4.28
2.12
1.11
4.36
16
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12.5
1
4.45
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1.02
5.25
19
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3
6.75
1.74
1.04
4.35
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对照
3.16
1.86
1.27
3.75
20
16
1
3.12
1.84
1.24
, 百拇医药
4.20
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3 讨论
红细胞脆性是否升高是判断红细胞膜是否受损的重要指标。而Gmp-140水平可以敏感地反应 血小板激活和被破坏的程度。从实验结果我们知道，当激光功率小于8 mW，功率密度小于28 .57 mW/mm2时，不管是否加大剂量红细胞脆性都无显著变化，不会出现溶血现象，说明红 细胞不受损伤。血小板Gmp-140没有发生显著变化，表明血小板未受损伤。另外，红细胞膜 上Na+-K+-ATP酶活性不受影响，红细胞内乳酸脱氢酶活性升高及部分犬的红细胞总数升 高，提示在此剂量内有提高红细胞代谢的作用。白细胞和T淋巴细胞的升高提示有提高机体 防御功能的功效。当激光功率大于上述值时，随着剂量的增加，红细胞膜的脆性逐渐增加， 同时伴有LDH活性降低，导致红细胞膜受损，直至溶血现象产生。血小板Gmp-140水平发生异 常表明对血小板有损伤作用。白细胞总数降低也印证血管内照射不超过8 mW为宜。另外，我 们还检测了功率大于8 mW时的SOD和LPO水平以及照射后的恢复情况，结果显示：随剂量增加 LPO水平明显上升，SOD水平则明显下降，这也说明对机体可能产生损伤。10天后各项指标恢 复正常，表明这种损伤是可逆损伤。
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综上所述，说明波长为532 nm的绿色激光，直接作用于犬的循环血液，其安全阈值可以定为 8 mW，功率密度为28.57 mW/mm2，剂量为101.9×102 J/cm2，由于犬数较少，所用功 率 不是连续变化的，否则阈值数值将会更加精确。此外，绿色激光超过阈值时，引起一系列生 理生化指标异常的机理还有待进一步研究。
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收稿日期：1999-05-06, 百拇医药