의학기술에서 레이저 사용

 

1. 레이저 의학

 

레이저는 방사선의 유도방출에 의한 광증폭을 말하는데 , 이러한 레이저 광선을 비쳐서 세포를 파괴하는 수술이나 레이저 광선을 이용한 수술용 의료기기로 하는 의료를 가리킨다. 레이저 광선의 고에너지를 이용한 파괴 작용이 의학영역에 최초로 이용한 곳은 안과로서,당뇨병 등으로 인한 안저망막출혈의 지혈이 가능하게 되었다.

 

그 후 설암 인후암 기관지암의 치료, 담석의 쇄석 , 원발성 폐암의 치료 등에도 응용되어, 메스나 전기메스에 대체되는 레이저 수술시대가 되었다. 광학적으로는 레이저 내시경이 등장하여 파이버에 의한 위 내시경과 대체될 시대가 멀지 않다.

 

2. 프락셔널 레이저를 이용한 외상성 흉터 치료

살이 움푹 패인 깊은 여드름 흉터를 치료할 경우에는 프락셔널 레이저로 피부를 깊숙이 뚫고 주변부를 깎는 방식으로 치료하는 방법이 효율적이다. 이 치료법은 물리적인 자극을 통해 콜라겐 생성 및 피부 재생력을 높이는 원리를 활용한 것으로 시간이 지나고 시술이 거듭됨에 따라 흉터 부위에 새 살이 차오르는 효과를 가져다줍니다.

 

일반 레이저는 피부 표면만 깎거나 피부 속만 재생시키는데 효과가 그치는 데에 반해 프락셔널 레이저는 레이저 빔을 진피층 깊숙한 곳까지 조사하여 표피와 진피를 동시에 자극, 강한 열 에너지를 주변부로 전달함으로써 콜라겐 생성을 유도, 여드름 흉터 개선 뿐 아니라 모공 축소와 피부 탄력 회복 등 다양한 효과를 기대할 수 있습니다.

 

3. 코골이치료

코골이 치료에 사용되는 레이저는 어븀 레이저로, 처음에는 구강 내 떨림이 예상되는 조직에 20분 정도 레이저를 쐬며 2주마다 한 번씩 10분 정도 레이저 치료를 반복합니다. 이는 탄력을 잃고 늘어지는 피부와 근육에 꾸준한 근력운동을 해서 근육과 탄력을 회복하는 원리와 같다. 조직을 잘라내는 수술 같은 통증이나 심리적 부담도 없고, 장치를 끼고 빼는 불편함도 없다. 또 시술 후 곧바로 일상생활을 할 수 있다.

 

4. 영구제모

강한 광선들의 특징은 순간적인 열 반응을 내는 것으로 짙은 색의 물질이 에너지를 더 많이 흡수하기 때문에 이런 반응이 나타나는 것입니다. 피부에도 이런 원리를 그대로 적용이 가능한데, 충분한 강도의 빛이 검은색에 가까운 털에 쏘이게 되면 열을 먼저 흡수하기 때문에 연소가 됩니다. 이런 원리를 이용한 것이 바로 레이저 제모술 입니다.

 

5. 레이저의 이용과 미래의 레이저

레이저는 많은 분야에서 이용되고 있다. 먼 거리까지 정보손실 없이 정보를 주고받을 수 있는 인터넷 통신, 레이저프린터, 위조를 방지하기 위해 지폐나 수표에 들어가는 홀로그램, 정밀한 거리 측정, 백화점이나 마트에서 바코드를 읽어 상품의 정보를 판독하는 것도 레이저를 활용한다.

 

또한, 레이저는 눈이 나쁜 사람들을 안경에서 해방시켜 주는 라식수술, 흉터, 사마귀, 종양 등의 제거 수술, 치과에서 사용하는 무통 치료, 문신 제거, 금속을 매끈하게 절단하거나 용접 및 구멍을 뚫는 것, 과일에 레이저로 그림과 글자를 새겨 상품의 가치를 높이는 것, 명화의 얼룩 제거, 젖병의 구멍 뚫기, 군사용 등 많은 분야에서 사용되고 있다.

 

현재 레이저를 연구하는 과학자들은 가장 센, 가장 빠른, 가장 작은 레이저를 만들기 위해 노력하고 있다. 즉, 출력이 높은 레이저, 매우 빠른 속도로 빛을 뿜어내는 레이저, 머리카락보다 작은 레이저를 만들기 위해 많은 분야에서 연구 하고 있다. 1초에 1줄의 에너지를 내는 레이저는 출력이 1와트다. 초기 레이저의 출력은 킬로와트 수준이었으나 지금은 테라∼페타 와트에 이른다.

 

고출력 레이저는 광학 현미경으로 관찰할 수 없는 물질 내부의 보이지 않는 미세한 구조를 파악하거나 인체 내부에 있는 암 덩어리를 파괴하는 데 활용할 수 있다. 또한, 이 레이저로 원자가 전자, 중성자, 양성자 등으로 분리되는 현상을 만들어 초기 우주의 모습을 유추해 낼 수도 있다

 

현재 가장 짧은 레이저 펄스 폭은 3.5 펨토초 이나 앞으로 100아토초 까지도 가능할 것으로 예상된다. 최근 과학자들은 펨토초 레이저를 사용하여 분자가 움직이는 찰나의 모습을 촬영해 사진이나 동영상으로 만들기도 했다. 앞으로 이 보다 더 짧은 펄스 폭이 개발되면 원자의 핵과 전자의 운동, 광합성이 일어나는 과정도 사진을 찍을 수 있다.

 

또한, 극초단 펄스 레이저는 초고정밀도의 미세구조 가공을 할 수 있고 외과 수술에 사용하면 주위 조직의 손상 없이 깨끗한 수술이 가능하다. 레이저의 발진 장치를 머리카락 굵기보다 훨씬 작게 만들어 전자회로가 아닌 광자를 쓰는 광컴퓨터의 중요 광원으로 활용할 수 있다. 또한, 고출력 레이저로 중수소 등 핵융합 연료를 이용하여 핵융합 반응을 일으켜 무한대의 에너지를 생산하려고 노력하고 있다. 미래의 레이저는 인간의 상상을 훨씬 뛰어넘는 수준으로 발달 할 것으로 기대된다.

 

참고자료

국회도서관