4章现代医学中应用1精品PPT课件

2020/10/14
光与现 代科技➢
图4-3所示为这些过程的模型。
➢ 实际上生物体是大小各不相同的组织、器官所组
成的不均质且多成分的系统，因此，如上两式的
简单描述只能在限定的条件下使用。
➢ 生物体的主成分是水， 此外还有蛋白质、脂肪、 无机质等。皮肤、肌肉、 内脏等软组织的水分约 为70％。水对红外域有 着很强的吸收，因此， 若在这些软组织上照射 红外光，则可以高效地 把光能转换成热量。
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激光医学的应用
➢ 在医学领域中，激光的应用范围非常广泛，不仅 在临床上激光作为一种技术手段，被各临床学科 用于疾病的诊断和治疗，而且在基础医学中的细 胞水平的操作和生物学领域中激光技术也占有重 要地位。
➢ 另外，还可以利用激光显微加工技术制造医用微 型仪器和利用光造形技术进行生物体模型制造(光 敏树脂固化快速成形——SLARP)等领域 。
➢ 再者，利用全息的生物体信息的记录及医疗信息 光通信等与信息工程有关的领域，从广义来讲， 也属于激光在医学中的应用。
➢ 本章主要对医学临床，重点是激光对诊断和治疗 领域中的应用进行论述。
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§4.1 激光与生物体的相互作用
➢ 4.1.1 生物体的光学特性
➢ 1．吸收和散射 ➢ 2. 光渗透长度
➢ 第七章 光与信息技术
4
➢ 第八章 光通信技术与网络
6
➢ 第九章 光学成像、全息与显示技术 2
➢ 第十章 光电集成与纳米技术22Fra bibliotek20/10/14
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第四章 激光在现代医学中的应用
§4.1 激光与生物体的相互作用
➢ 4.3.1 激光生物体光谱测量及诊
➢ 4.1.1 生物体的光学特性
断
➢ 4.1.2 激光对生物体的作用
➢ 4.3.2 激光断层摄影
§ 4.2 激光临床治疗
➢ 4.3.3 激光显微镜
➢ 4.2.1 激光治疗的种类
➢ 4.3.4 视网膜检测中的自适应光
➢ 4.2.2 激光眼科治疗
学技术
➢ 4.2.3 皮肤科及整形外科激光治疗 ➢ 4.3.5 人眼视力CCD测量技术
➢ 4.2.4 光化学治疗
§ 4.4 医用激光装置
➢ 4.1.2 激光对生物体的作用
➢ 优点
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4.1.1 生物体的光学特性
➢ 1．吸收和散射 ➢ 对生物体入射光强度为I0的单色平行光，若生物体
是均匀的吸收体，则在入射深度x处的光强度I，由 朗伯一贝尔(Lambert-Beer)给出了以下关系式：
II0exp 0(x)
➢ 1970年，Nath发明了光导纤维，到1973年通过内镜技术成 功地将激光导入动物的胃肠道，自此实现了无创导入技术 的飞速发展。
➢ 1976年，Hofstetter首先将激光用于泌尿外科。随着血卟 啉及其衍生物在1960年被发现，Diamond在1972年首先将 这种物质用于光动力学治疗。
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光与现代科技 讲座
第四章 激光在现代医学 中的应用
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光与现
代科技
光与现代科技讲座
➢ 第一章 绪论
2
➢ 第二章 光源与激光器
2
➢ 第三章 光纤与光学传感技术
4
➢ 第四章 激光在现代医学中的应用 4
➢ 第五章 激光在军事技术中的应用 4
➢ 第六章 激光在现代工业和加工中的应用 4
2020/10/14图4-4 软组织上各种物质的吸收系数与波长的关系
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2．光渗透长度（穿透深度）
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激光医学的发展
➢ 激光医学是激光技术和医学相结合的一门新兴的边缘学科。
➢ 1960年，Maiman发明第一台红宝石激光器，
➢ 1961年，Campbell首先将红宝石激光用于眼科的治疗，从 此开始了激光在医学临床的应用。
➢ 1963年，Goldman将其应用于皮肤科学。同时，值得关注 的是二氧化碳激光器的作为光学手术刀的出现，逐渐在医 学临床的各学科确立了自己的地位。
➢ 4.2.5 激光在泌尿外科的应用
§ 4.5 医用光纤
➢ 4.2.6 激光在耳鼻喉科的应用
➢ 4.5.1 实心光纤
➢ 4.2.7 间质激光光凝术
➢ 4.5.2 空心光纤
§ 4.3 激光在生物体检测及诊断中的 ➢ 4.5.3 成像光纤束（内窥镜）
应用
§ 4.6 国内外激光医疗技术的现状
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➢ α0为吸收系数，但是，由于生物体对光是很强的散 射体，因此生物体内光的衰减不仅由于吸收，而 且取决于散射的影响。在不能忽略散射的条件下， 上式可用衰减系数α t，和散射系数α s改写为：
II0exp tx() t 0s
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➢ 若考虑生物体表面的光反射(菲涅耳反射)，其反射 率为R，则上两式的右边应乘以(1-R)。
I(1R )I0ex ptx()
➢ 激光在测量、诊断中应用时如何处理散射的影响， 对于光学计算机断层术这是很重要的问题。
图4-1 生物体中的光衰减
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图4-2 生物体中散射光的特性 ➢ 如图4-2(a)所示，单一微粒所引起的光散射在所有方向上都存
在。当散射角小于90。时称为前向散射，大于90。时为后向 散射。散射光对角度的依赖性可近似地以各向异性散射参数g 来描述，g=-1时为纯向后散射(散射角130。)，g=+1时为纯向 前散射(散射角为 0。)，g=0时表示各向同性散射。一般在生物 体组织中g=0.8～0.97，显示出很强的前向散射特性。 ➢ 如图4-2(b)所示的多重散射时(反复多次散射)，光在生物体内 扩散，变得近似于各向同性散射。这样，光在其扩散的范围 内与生物体发生相互作用，从而光能被吸收后转换成热量， 或激励生物体分子感应出荧光和磷光。
图4-3 生物体与光的各种相互作用的示意图
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光与现 ➢ 血液红血球中的血红蛋白是另一类典型的光吸收 代科技 体。血红蛋白分为被氧化的状态与未被氧化的状
态，这两种状态的吸收光谱稍有差别，但都是在 600nm以下的光谱上吸收增大。 ➢ 蛋白质在紫外域上表现很大的吸收，如图4.4所示
➢ 由图4-4可知，各 种组织在700nm～ 1500nm的红外光 谱带的吸收都比较 小，因此该光谱带 称为生物体光谱学 窗口 。