I. Sự hình thành ngành y học Laser
Chiếc Laser đầu tiên chào đời vào mùa hè năm 1960. Đó là Laser hồng ngọc do
nhà vật lý người Mỹ Maiman Tit chế tạo.
Năm 1961 nhà vật lý Mỹ Javan đã chế tạo thành công chiếc Laser khí đầu tiên.
Đó là Laser khí nguyên tử He, Ne làm việc ở bước sóng 632,8 nm.
Năm 1962 một nhóm nhà vật lý Liên Xô do Basov N.G và Mỹ do Hall lãnh đạo
đã chế tạo thành công chiếc Laser bán dẫn đầu tiên trên thế giới. Đó là chiếc Laser
bán dẫn GaAs.
Sau đấy hàng loạt các loại Laser khác tiếp nối ra đời.
Cho đến nay việc sử dụng Laser được đề cập rộng rãi trong khắp các ngành, từ
những việc đơn giản cần có độ chính xác cao và nhanh như khoan cắt bằng Laser
đến những việc phức tạp như dùng Laser trong phản ứng nhiệt hành.
Những ứng dụng của Laser tạo ra hoặc góp phần tạo ra những thành tựu cực kỳ
to lớn của nền khoa học hiện đại ngày nay.
Nghiên cứu ứng dụng Laser trong y học được tiến hành khá sớm (1962).Nhìn
chung quá trình phát triển Ứng dụng Laser trong y học là một quá trình liên tục với
những điểm tiến bộ có tính nhảy vọt. Từ chỗ dùng Laser như một phương tiện hỗ
trợ, bổ sung cho các phương pháp điều trị truyền thông,
Laser đã hỗ trợ thành
một phương tiện độc lập và trong rất nhiều trường hợp đã đem lại những kết quả
mà không phương pháp nào trước đây có thể đạt tới nổi. Sau khi đã được thừa
nhận rộng rãi trong những năm 1970. Một trong những năm 80 Laser luôn mở ra
trận địa mới, chẳng hạn tạo hình mạnh bằng Laser đã mang lại khá nhiều ưu điểm
nổi bật.
Thực tế trên thế giới đã hình thành một ngành y học mới – ngành y học Laser,
với chức năng nghiên cứu phát triển và ứng dụng kỹ thuật Laser phục vụ sức khỏe
con người.
Từ năm 1974 đã có tổ chức “Hội y học Laser thế giới” với 10.000 hội viên
thuộc trên 50 nước tham gia.
Trong y học Laser được nghiên cứu theo hai hướng sau đây:

Sử dụng Laser như một công cụ để nghiên cứu đối tượng sinh học phục vụ cho
việc chẩn đoán và xét nghiệm.
Sử dụng Laser như một công cụ dùng để điều trị.
Phương hướng này phát triển nhanh, đa dạng và được chia thành hai nhóm:
- Nhóm thứ nhất: Sử dụng Laser công suất cao điều trị, được dựa trên các hiệu
ứng chính sau đây:
+ Bốc bay hơi tổ chức;
+ Quang đông;
+ Quang bóc lớp;
+ Quang phân cách;
+ Quang hoạt hóa.
Hướng điều trị có tên gọi là Laser ngoại khoa.
- Nhóm thứ hai: Sử dụng Laser công suất thấp trong điều trị. Trong đó hiệu ứng
kích thích sinh học đóng vai trò quyết định. Hướng điều trị này gọi là Laser y học.
II. Sự tương tác của chùm tia Laser công suất thấp lên mô sống:
II.1 Sự ra đời của hiệu ứng kích thích sinh học:
Khi sử dụng Laser công suất thấp trong điều trị, dựa trên hiệu ứng kích thích
sinh học, tuy phương pháp sử dụng có khác nhau.
Năm 1965, bác sĩ MesterAR người Hungary tiến hành thí nghiệm như sau:
Chiếu chùm tia laser hồng ngọc làm việc ở bước sóng 694,3nm với công suất
thấp lên quần thể tế bào Hela nuôi cấy và quan sát thấy sinh khối phát triển. Ông
gọi đó là hiện tượng kích thích sinh học. Tuy về thuật ngữ không thật chính xác
nhưng vẫn được sử dụng cho đến tận hôm nay.
Cũng cần nói thêm, hàng loạt các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu ứng
dụng Laser công suất thấp trong y sinh, đóng góp không nhỏ, để ngày nay chúng ta
hiểu rõ về hiệu ứng kích thích sinh học và đáp ứng sinh học do nó mang lại.


II.2 Nội dung của hiệu ứng kích thích sinh học và những đáp ứng sinh học do

nó mang lại:
Hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra khi chùm tia Laser tác động lên hệ sinh học
với mật độ công suất khoảng 10-4 – 100 W/cm2 với thời gian chiếu từ 10 giây đến
vài chục phút.
Hiệu ứng kích thích sinh học thông qua hàng loạt phản ứng quang hóa và quang
sinh.
Phản ứng quang hóa được hiểu như sau: phân tử ở trạng thái trung hòa (ở mức
năng lượng cơ bản) thì hoạt tính sinh học của nó yếu (thí dụ như oxy phân tử trong
tổ chức sinh học). Dưới tác động của photon trong chùm tia Laser phân tử ấy được
chuyển lên trạng thái kích thích ở đấy hoạt tính sinh học của nó mạnh mẽ hơn.
hv + O2 ⇒ O2 *
Đây chính là ngòi nổ cho hàng loạt các phản ứng khác xảy ra.Trong công trình
nghiên cứu kéo dài 6 năm (1981 – 1986) của Karu T [15] cho biết, thực chất tác
dụng của tia Laser công suất thấp lên hệ sinh học là phản ứng quang sinh. Khi tổ
chức sống hấp thu năng lượng photon của chùm tia Laser thì xảy ra sự sắp xếp lại
các quá trình phản ứng của tế bào. Nơi nhận photon đầu tiên là mạch hô hấp tế bào.
Nhờ những quá trình trên đây làm thay đổi rất đa dạng ở mức độ tế bào, từ đấy
tạo nên nhiều đáp ứng tích cực ở mức hệ thống chức năng và mức cơ thể trọn vẹn.
Y văn thế giới thường nhấn mạnh những loại hình đáp ứng sau đây:
+ Đáp ứng chống viêm;
+ Đáp ứng chống đau;
+ Đáp ứng của tổn thương tế bào;
+ Đáp ứng tái sinh;
+ Đáp ứng hệ miễn dịch;
+ Đáp ứng hệ tim mạch;
+ Đáp ứng hệ nội tiết;


Những điều trình bày trên đây có thể tóm tắt như sau:
Các đáp ứng trên đây là công cụ đắc lực phục vụ cho công tác điều trị bằng

Laser công suất thấp.
Ở đây chúng tôi xin lưu ý một số điểm sau đây:
+ Bất cứ một đáp ứng nào trên đây là kết quả của một loạt quá trình: vật lý, hóa
học, hóa lý … rất phức tạp, được khởi phát dưới tác động của photon chùm tia
Laser công suất thấp.
+ Bản thân các đáp ứng trên lại có thể có nhiều tác động tương hổ.
Chính vì vậy, làm cho việc truy tìm các quá trình sơ cấp rất phức tạp và gặp
nhiều khó khăn. Cho nên, việc tiếp nhận các đáp ứng nêu trên đóng vai trò quan
trọng.
Sau đây, sưu tầm những kết quả nghiên cứu để chứng minh cho các đáp ứng
trên.
Để hiểu rõ đáp ứng về hệ miễn dịch, chúng tôi tiếp cận với kết quả nghiên cứu
và kết quả điều trị lâm sàng của hàng loạt tác giả. Một trong những kết quả đó như
sau:
Kriuk A S và cộng sự đã sử dụng Laser khí He – Ne làm việc ở bước sóng 632,8
nm để điều trị vết thương nhiễm trùng cho 317 bệnh nhân. Kết quả thu được cho
thấy: quá trình tái tạo vết thương diễn ra rất nhanh. Nghiên cứu hệ miễn dịch cho
thấy: trong quá trình điều trị, chỉ số miễn dịch tăng, đặc biệt là Globulin miễn dịch
G (IgG) [16].
II.3 Vai trò của bước sóng trong hiệu ứng kích thích sinh học
Trong công trình đã được công bố [15]. Karu tiến hành khảo sát vai trò trong
hiệu ứng kích thích sinh học. Thí nghiệm được tiến hành như sau: tác dụng của ánh
sáng đơn sắc vùng khả kiến đối với một số loại vi sinh: E coli, Yeast, Hela. Chỉ tiêu
đánh giá là lượng các phân tử AND và ARN – những phần tử mang thông tin di
truyền có vai trò quyết định đối với quá trình tổng hợp protein. Phương pháp định
lượng là dùng nguyên tử đánh dấu H3 đối với AND và C14 đối với ARN.


Trên hình 1.3 trình bày lượng phân tử AND so với đối chứng, ở các bước sóng
khác nhau. Kết quả trên cho thấy, lượng phân tử AND so với đối chứng phụ thuộc

vào bước sóng tác dụng khá phức tạp.
Ở một số bước sóng nhất định, lượng này đạt cực đại, nhưng giá trị ở các điểm
cực đại lại khác nhau.
Thí dụ ở bước sóng 400 nm, lượng phân tử AND so với đối chứng đạt 128%, ở
bước sóng 620 nm đạt 135%, ở bước sóng 780 nm lại đạt 160%.
Rất tiếc thí nghiệm trên chỉ tiến hành ở dãy sóng ánh sáng nhìn thấy, còn ở dãy
sóng hồng ngoại gần còn bỏ trống.
Ở khía cạnh khác, độ xuyên sâu của chùm tia Laser còn là một trong những yếu
tố quan trọng nhất xác định khả năng ứng dụng Laser công suất thấp trong y học
lâm sàng.
Bằng việc mô hình hóa sự lan truyền photon trong da gồm 2 lớp biểu bì và hạ bì
bằng phương pháp Monte Carlo, với nồng độ sắc tố khác nhau, với các bước sóng
khác nhau. Công trình [17] đã thu được những kết quả sau đây:
+ Bước sóng 780 nm, 850 nm và 940 nm (đặc biệt ở bước sóng 940 nm) có khả
năng xuyên sâu trong mô hơn bước sóng 630 nm ở mọi nồng độ sắc tố khác nhau.
+ Đối với bước sóng 630 nm, sự ảnh hưởng của sắc tố da lên độ xuyên sâu khá
lớn, nồng độ sắc tố da càng lớn thì độ xuyên sâu càng ngắn. Trong khi ấy, đối với
bước sóng 940 nm, sự ảnh hưởng nồng độ sắc tố da lên độ xuyên sâu không đáng
kể.
Hàm lượng phân tử ATP do bước sóng 940 nm tổng hợp nên lớn hơn nhiều lần
so với bước sóng 630 nm.
Như chúng ta đã biết ATP là phân tử cung cấp năng lượng cho hầu như mọi
phản ứng sinh hóa trong tế bào.
II.4 Vai trò của hiệu ứng hai bước sóng trong hiệu ứng kich thích sinh học
II.4.1 Hiệu ứng hai bước sóng


Phối hợp hai tia laser làm việc ở hai bước sóng khác nhau tác động lên tổ chức
sinh học nhằm nâng cao hiệu ứng kích thích sinh học gọi là hiệu ứng hai bước
sóng.

II.4.2 Tác động của hiệu ứng hai bước sóng lên hiệu ứng kích thích sinh học:
Karu là người khám phá ra hiệu ứng hai bước sóng, đồng thời cũng là một trong
những người nghiên cứu cơ bản sâu về ảnh hưởng hiệu ứng hai bước sóng lên hiệu
ứng kích thích sinh học.
Thí nghiệm thứ nhất: khảo sát tốc độ phân chia tế bào. Tốc độ phân chia tế bào
đối với một bước sóng được làm đối chứng.
Chiếu chùm tia Laser He-Cd, làm việc ở bước sóng 441,6 nm với mật độ công
suất 300 mw/cm2, nghỉ 15 phút, sau đó chiếu chùm tia Laser He-Ne làm việc ở
bước sóng 632,8 nm cũng với cùng mật độ công suất nói trên. Kết quả thu được
trình bày ở bảng 1.1
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của hiệu ứng hai bước sóng lên sự phân chia tế bào
Thời gian chiếu đối với Laser Thời gian chiếu đối với Laser Kết quả so sánh đối
He-Cd, λ = 441,6 nm.
He-Ne, λ = 632,8 nm.
chứng
Đơn vị: giây

Đơn vị: giây

15

15

129%

30

30

152%


120

120

138%


Thí nghiện thứ hai: Khảo sát hàm lượng ARN trong nhân tế bào. Hàm lượng ARN
đối với một số bước sóng được làm đối chứng.
Chiếu chùm tia Laser He-Cd, làm việc ở bước sóng 441,6 nm với mật độ công suất
300 mw/cm2, nghỉ 10 phút, sau đó chiếu chùm tia Laser He-Ne làm việc ở bước
sóng 632,8 nm cũng với mật độ công suất nói trên. Kết quả thu được trình bày ở
bảng 1.2
Bảng 1.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng hai bước sóng lên hàm lượng ARN
Thời gian chiếu đối với Laser Thời gian chiếu đối với Laser Kết quả so sánh đối
He-Cd, λ = 441,6 nm.
He-Ne, λ = 632,8 nm.
chứng
Đơn vị: giây

Đơn vị: giây

15

15

117%

30


30

131%

120

120

123%

600

600

164%

Từ hai thí nghiệm trên đây, cho chúng ta thấy, vai trò tích cực của hiệu ứng 2 bước
sóng đối với hiệu ứng kích thích sinh học.
II.4.3 Sử dụng hai bước sóng trong điều trị lâm sàng
Kruik A.S và cộng sự là một trong những người dầu tiên sử dụng hiệu ứng hai
bước sóng trong điều trị lâm sàng [16].
Sử dụng hiệu ứng hai bước sóng dược tác giả tiến hành điều trị cho 448 bệnh
nhân có vết thương lâu lành, 535 loét dinh dưỡng sâu do suy tỉnh mạch mãn tính,


211 viêm tủy xương mãn sau khi chấn thương. Các vết loét rộng từ (10 – 150)
cm2, từ 2 năm đến 22 năm.
Phương pháp tiến hành như sau: đầu tiên chiếu tia Laser He-Cd, làm việc ở
bước sóng 441,6 nm (màu xanh) lên 10 điểm xung quanh vết loét. Tổng thời gian

không quá 20 phút mỗi buổi điều trị.
Kết quả thu được như sau:
+ Điều trị bằng phương pháp kinh điển: đạt kết quả 51%
+ Sử dụng chỉ một loại Laser He-Ne: đạt kết quả 73%
+ Hiệu ứng hai bước sóng (He-Ne + He-Cd): đạt kết quả 92%
Điều trị bằng hiệu ứng hai bước sóng đã tạo ra khả năng do những vết thương
rộng dưới 100 cm2 liền sẹo chắc chắn. Trong khi đó nếu chỉ dùng 1 bước sóng của
Laser He-Ne chỉ có hiệu quả với vết thương rộng từ 40 – 50 cm2.
II.4.5 Vai trò của hiệu ứng hai bước sóng đồng thời, do hai loại Laser bán dẫn
làm việc ở hai bước sóng khác nhau tạo nên, trong hiệu ứng kích sinh học
Để các đáp sinh học, do hiệu ứng kích thích sinh học mang lại, xảy ra nhanh và
mạnh hơn, năm 1985 phòng thí nghiệm công nghệ Laser Trường đại học Bách
Khoa thành phố Hồ Chí Minh đề xuất sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời
do hai loại Laser bán dẫn công suất thấp làm việc ở hai bước sóng khác nhau tạo
nên.
Cụ thể trên hệ thống quang học đặc biệt, đặt hai loại Laser bán dẫn công suất
thấp:
- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm.
- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 780 nm.
Nhờ vào hệ thống quang học, chùm tia của hai loại Laser này trộn lẫn với nhau,
nên:
1. Tại mỗi điểm của vùng tổn thương được tác động đồng thời cùng lúc hai
bước sóng. Chính điều này làm cho đáp ứng sinh học xảy ra nhanh hơn và mạnh
hơn. Điều này đã được các nghiên cứu thực nghiệm khẳng định [8, 19, 20, 21, 22].


2. Do hai bước sóng: 940 nm và 780 nm có khả năng xuyên sâu vào mô so với
các bước sóng khác (điều này đã được chứng minh bằng mô phỏng ở [17]), nên
việc điều trị các tổn thương nằm sau bên trong cơ thể, chỉ cần chiếu từ bề mặt da
tương ứng điều này làm cho việc điều trị trở nên vô cùng đơn giản.

3. Hiệu ứng hai bước sóng tạo ra khả năng điều trị những vết thương rộng dưới
100 cm2liền sẹo chắc chắn. Trong khi đó nếu chỉ dùng 1 bước sóng của Laser HeNe chỉ có hiệu quả với vết thương rộng từ 40 – 50 cm2.
4. Khi sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời chiếu lên bề mặt một vùng
nào đó tọa ra ảnh hưởng tốt với cơ quan nói chung và đặc biệt có ảnh hưởng thuận
lợi nhất lên tình trạng của máu. Điều này đã được phòng thí nghiệm công nghệ
Laser khảo sát kỹ và các tác giả khác nghiên cứu [16].
Hiệu ứng hai bước sóng đồng thời được phòng thí nghiệm công nghệ Laser
Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh sử dụng trong nhiều loại thiết
bị điều trị bằng Laser bán dẫn công suất thấp khác nhau (có thề xem ở [18 – 22]).
Khi sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời trong điều trị lâm sàng mang lại
hiệu quả cao (xem ở [18 – 22]).
II.4.6 Phương thức điều trị dựa trên kích thích sinh học
Dựa vào hiệu ứng kích thích sinh học đưa ra ba phương thức điều trị sau đây:
- Sử dụng công suất thấp chiếu trực tiếp lên huyệt kinh điển trong châm cứu cổ
truyền phương Đông. Phương thức điều trị này được gọi là châm bằng Laser.
- Sử dụng Laser công suất thấp chiếu trực tiếp lên vùng bị tổn thương. Đây là
phương thức điều trị đơn giản nhất và được gọi là trị liệu bằng Laser.
- Chiếu chùm tia Laser công suất thấp vào nội tỉnh mạch. Phương thức điều trị
này được gọi là nội tĩnh mạch.