激光照射人血液荧光光谱变化的研究

第２７卷第３期２００７年６月应用激光ＡＰＰＬｌＥＤＬＡｓＥＲＶ０１．２７，Ｎｏ．３Ｊｏｎｅ２００７半导体激光在医疗中应用研究马品仲１，马劲峰２，张金艳３（１中国科学院南京天仪，江苏南京２１００４２；２东南大学东大高信通信分公司，江苏南京２１００１８；３南京医科大学附属口腔医院，江苏南京２１００２９）提要介绍激光特点及其对生物组织的作用机理，叙述激光在治病机理上应用的新进展。

重点评述激光在治疗心血管，高脂血症，高粘血症，高血压，变应性鼻炎和口腔疾病中的新研究。

应用ＧａＡＩＡｓ半导体激光，其波长为６５０ｎｍ，低功率５ｒｏｗ，照射时间１５—３０分钟，结合穴位血管外照射治疗，其在医疗上应用引人瞩目。

关麓词半导体激光；治病机理；血管外照射；应用ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｉｎＭｅｄｉｃａｌＦｉｅｌｄｓＭａＰｉｎｚｈｏｎ９１，ＭａＪｉｎｇｆｅｎ９２，ＺｈａｎｇＪｉｎｙａｎ３（１ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＮａ巧ｉｎｇＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ，Ｎａ巧ｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００４２，Ｃｈｉｎａ；２ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ，２１００１８，Ｃｈｉｎａ；３ＳｔｏｍｏｔｏｌｏｇｉｃａｌＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ，ｊｉａｎｇｓｕ２１００２９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｓｅｒｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｌａｓｅｒａｎｄｔｉｓｓｕｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｉｎｃｕｒａｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｖｅｉｎ，ｈｙｐｅｒｍｕｃｏｍｉａ，ｈｙｐｅｒｌｉｐｅｍｉａ，ｈｙｐｅｒ—ｔｅｎｓｉｏｎ。

激光技术在生物科学中的应用在当今科技飞速发展的时代，激光技术以其独特的性质和优势，在生物科学领域中发挥着日益重要的作用。

从细胞层面的研究到生物组织的成像，从基因治疗到医疗诊断与治疗，激光技术正不断为生物科学带来创新和突破。

激光，全称为“受激辐射光放大”，具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等显著特点。

这些特性使得激光能够在生物科学研究中实现精确的操作和测量。

在细胞生物学研究中，激光技术的应用为我们打开了一扇深入了解细胞内部结构和功能的窗户。

例如，激光共聚焦显微镜就是一种基于激光技术的重要工具。

它利用激光作为光源，通过逐点扫描样品，能够获得高分辨率、清晰的三维细胞图像。

研究人员可以借此观察细胞内细胞器的分布、蛋白质的定位以及细胞骨架的动态变化等。

此外，激光捕获显微切割技术也是一项令人瞩目的应用。

在复杂的组织样本中，研究人员常常需要分离出特定类型的细胞进行进一步分析。

激光捕获显微切割技术可以利用激光的能量，精确地选择并切割出目标细胞，而不损伤周围的细胞。

这对于研究疾病发生过程中特定细胞的变化，如肿瘤细胞与正常细胞的差异，具有重要意义。

在基因治疗方面，激光技术也展现出了巨大的潜力。

光遗传学技术就是其中的一个典型例子。

通过基因工程手段，将对光敏感的蛋白质基因导入到细胞中，然后利用特定波长的激光照射来激活或抑制这些细胞的活动。

这为治疗神经系统疾病，如帕金森病、癫痫等，提供了新的思路和方法。

激光技术在医疗诊断领域同样发挥着关键作用。

激光荧光光谱技术可以检测生物体内微量物质的含量和分布。

例如，通过检测血液中某些特定蛋白质的荧光信号，能够早期诊断某些疾病。

在医疗治疗方面，激光手术已经成为一种常见且有效的治疗手段。

激光近视手术就是广为人知的应用之一。

通过精确控制激光的能量和作用时间，可以重塑角膜的形状，从而矫正近视。

此外，激光在肿瘤治疗中也有应用。

激光可以精确地破坏肿瘤组织，同时减少对周围正常组织的损伤。

然而，激光技术在生物科学中的应用也并非一帆风顺，还面临着一些挑战和限制。

第41卷，第6期2021年6月光谱学与光谱分析Spectroscopy and Spectral AnalysisVol41,No.6<pp1961-1965June,2021激光诱导击穿光谱在疾病诊断中的应用前景张琨X徐宗伟"，陈传松2,房丰洲11=天津大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，微纳制造实验室，天津3000722.山东师范大学物理与电子科学学院,山东济南250014摘要微量元素与人体健康密切相关。

比如，金属元素的稳态可能会影响细胞的代谢功能，进而诱发某些疾病的产生。

激光诱导击穿光谱（LIBS）,是一种可用于分子复杂的生物材料或临床标本的无因子分析技术,具有从单个激光脉冲和少量材料（纳克级数）中获得元素信号的能力°综述了2015年以来LIBS技术在疾病诊断方面的相关研究，包括几种常见疾病（结石、脱发、眼病，等）和恶性肿瘤（皮肤癌、肝癌、胃癌、乳腺癌%卵巢癌、宫颈癌，等）研究的样品涵盖块状组织、结石、组织切片、血清、血浆、全血等生物材料°这些生物样品包含或积累了可以检测、定量和成像的金属物质和金属化合物°LIBS能够以百万分之几的灵敏度和微观分辨率对样品中内源性和外源性化学元素进行微分析、定位分析以及定量分析°最后，对LIBS技术的医学发展趋势进行了展望°希望简单的评述能够吸引更多的科学家关注LIBS技术在疾病诊断领域的应用,进而促进LIBS技术的日趋完善，为疾病诊断和治疗发挥更大的作用°关键词LIBS；常见疾病&肿瘤&元素中图分类号：0433.4文献标识码：R DOI：10.3964/j.issn.10000593（2021）06196105引言人体由钙（Ca）、钠（Na）、镁（Mg）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）等50多种元素组成°化学元素在生物体细胞的生理稳态中起着核心作用，其失调可能导致一定数量的病理变化°例如，金属元素及其化合物可诱导生物分子（如：酶和DNA）构象的变化，改变细胞的平衡，造成细胞损伤°细胞的损害会引发细胞代谢环境的理化性质和化学组成发生变化，进而导致疾病的产生°此外，内部环境的严重失衡会使细胞程序性死亡或异常增殖，致使肿瘤的形成°因此，生物体中化学元素的分布可作为疾病诊断的重要信息来源，及时监测生物体中金属元素含量对维持机体平衡起着重要作用°表1显示了部分金属元素在生物体生命活动中所起的重要作用°激光诱导击穿光谱（laser induced breakdown spectrosco­py,LIBS）技术是一种基于原子发射光谱且激光作为激发源的新兴物质元素分析技术，脉冲激光经聚焦在靶材形成的等离子体衰减过程中发出的特定元素线通过光谱仪进行检测分析，通过监视其位置和强度可定性和定量的分析靶材，在元素检测和分析中具有独特优势m°首先，测量范围非常广泛，可以直接检测固体、液体和气体°其次，样品的制备和应用过程简便°第三，可以实现快速、实时和长距离分析以及非接触式测量°第四，实验样品消耗少，对被测材料的破坏小°第五，空间分辨率高，可达1〜100#m°第六，可以同时分析多种元素，分析过程简单、迅速°最后，可以区分不同的材料、组织，具有良好的敏感性，可以进行痕量分析°20世纪60、70年代，受到激光器价格和探测器性能的限制, LIBS技术研究只停留在基础理论方面，在实际应用方面没有取得实质性的进展°直到20世纪80年代新型光谱探测器的发明，光谱质量明显提高，LIBS技术才得到实质性的进展°为了LIBS技术进一步的实用化，出现了多种激光诱导击穿光谱探测的新技术，例如：纳秒LIBS、飞秒LIBS、偏振分辨LIBS、双脉冲LIBS以及时间分辨LIBS等°为了获取样品尽可能全面的信息，一般可以通过两种或更多种互补的分析技术来实现°LIBS与一种或多种光谱技术（荧光光谱、高光谱成像、拉曼光谱、X射线荧光等）的组合具有明显协同作用，比应用单一技术获得的信息更多°此外，将化学计量学、收稿日期：2020-06-16,修订日期：2020-10-04基金项目：国家自然科学基金项目#1575389,51761135106）,精密测试技术及仪器国家重点实验室项目（Giltl705）,国家外国专家局、教育部“111”项目（B07014）资助作者简介：张琨，1993年生，天津大学精密仪器与光电子工程学院博士研究生e-mail：********************通讯作者e-mail:*****************.cn1962光谱学与光谱分析第41卷机器学习、多元数据分析等方法与LIBS光谱相结合为复杂的光谱数据的定量和定性分析提供了强大的工具。

脑科学研究中激光散斑成像技术的运用-医学技术论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：激光散斑衬比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）是一种非扫描式实时血流动力学成像技术，具有高分辨率、快速实时成像、非接触、仪器结构较简单等优势。

尽管由于深度分辨率的限制，LSCI主要用于浅表组织测量，但其在神经疾病、皮肤病等领域的基础研究及临床应用中展现出良好的应用潜力。

本文简要地介绍了激光散斑衬比成像技术的基本原理与技术进展，综述了其在脑卒中、吸毒成瘾、阿尔兹海默症等脑疾病以及其他脑科学应用中的研究进展，并展望了其发展前景。

关键词：激光散斑衬比成像; 血流动力学; 脑科学研究;Abstract：Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a powerful and simple non-scanning real-time hemodynamic imaging method, with the advantages of high spatial and temporal resolution, wide imaging field, high-speed imaging, low damage, relatively simple instrumentstructure. After decades of development, it already has had the ability to quantify flow changes with higher resolution. Although LSCI is limited to superficial tissue imaging due to the limitation of depth resolution, it has been playing an important role in the studies and clinical applications of biomedical fields such as dermatology and neurological disease research. This paper briefly introduces the basic principle, typical device and technical progress of LSCI, and reviews the recent progress in brain diseases such as stroke, drug addiction, Alzheimers disease and other applications of brain science. Finally, we discuss the prospects for development of LSCI in the study of brain science.Keyword：laser speckle contrast imaging; hemodynamic imaging; study of brain science;引言大脑的正常生理功能依赖于神经活动与血流动力学之间的紧密配合，这种机制称为神经血管耦合（neurovascular coupling, NVC）。

基于激光诱导荧光技术的肿瘤早期诊断研究肿瘤早期诊断是提高治愈率和生存率的关键。

传统的肿瘤检测方法常常需要对患者进行侵入性的手术切除或者使用有害的放射性药物，为患者带来不适和风险。

然而，随着生物医学技术的发展，一种非损伤性和高效的肿瘤早期诊断技术逐渐引起了人们的关注——基于激光诱导荧光技术。

基于激光诱导荧光技术（LIF）是一种利用激光光源激发荧光材料产生荧光信号，并通过收集和分析荧光信号来获得样本信息的技术方法。

这种技术常常结合荧光标记剂和光谱仪等设备使用。

在肿瘤早期诊断中，激光诱导荧光技术可以提供患者病变组织的高分辨率图像，并且可以检测细胞和组织的荧光强度、荧光寿命以及光谱特征等信息。

通过这些信息，医生可以判断病变组织的类型、位置和恶性程度，从而进行更准确的诊断和治疗。

使用激光诱导荧光技术进行肿瘤早期诊断具有许多优势。

首先，这种技术可以在无需手术切除的情况下进行诊断，降低了患者的痛苦和风险。

其次，激光诱导荧光技术可以在非侵入性条件下获得高分辨率的图像，对病变组织进行准确的定位和评估。

此外，这种技术还可以通过定量分析荧光信号的特性来评估病变组织的生物学特性和恶性程度，为个体化治疗和预后评估提供重要参考。

在肿瘤早期诊断领域，激光诱导荧光技术的应用也得到了广泛的研究。

一些研究团队已经开发出了多种基于激光诱导荧光技术的肿瘤诊断方法。

例如，基于荧光探针的肿瘤显像技术可以通过注射荧光探针来实现对肿瘤组织的高分辨率显像，可以在手术过程中辅助医生定位和切除肿瘤组织。

此外，一些研究还利用激光诱导荧光技术对肿瘤的光谱特性进行分析，发现了一些肿瘤特异性的荧光信号，为肿瘤的早期诊断和分期提供了新的思路。

然而，基于激光诱导荧光技术的肿瘤早期诊断仍面临一些挑战和限制。

首先，荧光探针的选择和设计是一个关键问题。

目前已有一些肿瘤特异性的荧光探针被开发出来，但其在临床实际应用中的效果仍需要进一步验证和改进。

此外，激光诱导荧光技术还需要相应的设备和技术支持，包括高能量和稳定的激光光源、灵敏的光谱仪以及高效的数据分析和处理方法。

益脉迪半导体激光治疗仪—百科名片益脉迪半导体激光治疗仪是一款通过国家食品药品监督管理局湖北医疗器械质量监督检验中心的检验、正式获得准字号批文的二类医疗器械。

它是根据现代激光医学及临床实践而研制开发的家用型便携式激光治疗仪。

首创实现了腕部桡动脉、内关穴、大陵穴、神门穴和鼻腔等多个部位同时照射，使得疗效更确切，使用更方便、更人性化。

经多家医院临床试验，已取得良好的治疗效果。

益脉迪半导体激光治疗仪由国家级“高新技术企业”武汉海纳川科技有限公司（同行业国家首个国家级“高新技术企业”）荣誉研发出品。

产品通过了ROHS认证、欧盟CE认证，出口销售证书号：2012第028号。

医疗技术概述激光是20世纪60年代初产生的一项重大技术，被视为20世纪四大发明之一（激光、半导体、原子能和计算机）。

上世纪90年代初，俄罗斯首先将低强度激光应用于医学治疗，俄罗斯宇航员将激光能量导入仪带上太空作为辅助治疗和保健的一种重要工具，全世界医学界为之震惊，并将其称为“生命之光”。

近年来，欧、美、日等国科学家已经将低强度激光疗法转移到民间，作为保健、医疗、抗衰老的重要推广项目，并得到各国激光医学应用协会的肯定，低强度激光疗法被称为“21世纪的绿色疗法”。

激光活血首先，半导体激光照射能够调节血液中某些酶的活性，促进ATP的生成，一方面可以保证红细胞有足够能量以维持其框架结构和变形能力，另一方面可以抑制血小板聚集和纤维蛋白原的搭桥作用，降低血液粘度，大大改善血液流变学指标，使得人体血液循环趋于顺畅。

其次，由于红细胞变形能力增强，变形表面积增加，与氧结合能力加强，使得血液中溶解氧和结合氧均大为增加，血氧饱和度和氧分压大大提高，携带丰富氧气的血液经过循环，可以迅速改善肌体细胞缺血缺氧状况，有利于心脑血管健康。

激光净血半导体激光照射可以通过减少血液中的分子物质MMS（具有神经毒性作用）使血液得到净化，从而改善神经系统的机能。

激光照射可以提高红血球内SOD（超氧化歧化酶）的水平及活力，有助于清除人体内过多的自由基，从而起到避免氧化对组织细胞的毒害和损伤作用。

红外光谱的血液光谱分析方法研究第一章：引言人类医学领域一直在探讨新的疾病诊断和治疗方法。

其中，基于光谱技术的诊断方法感受到了越来越多的关注。

光谱技术具有非破坏性和非侵入性等特点，可以为医学研究提供重要信息，如组织结构，生物分子的组成，甚至是生物过程的动态变化。

红外光谱是一种重要的光谱检测技术，已经在分析血液中的生物大分子方面取得了很大的进展。

本文探讨了红外光谱在检测血液生物大分子方面的应用，重点关注了基于红外光谱的血液光谱分析方法。

第二章：血液样本的制备在进行血液样本的红外光谱测试之前，首先需要对血液样本进行处理。

这个过程涉及到血液的样品收集，制备和储存。

2.1 血样的收集为了保证血样的准确性和可靠性，需要优化血样的收集步骤。

在收集血样之前，需要按照规定消毒大腕，穿过手套和血样收集套装。

在收集血样之前，需要首先清洗收集部位，然后固定患者的胳膊。

这个步骤需要保持血样采集部位的清洁和安全。

收集血样时必须想办法防止出现误差，以保证获得最准确的结果2.2 血样的制备在收集血样之后，样品还需要进行处理。

血液样品的制备主要涉及改变它的物理状态，从而为红外光谱测试提供满足要求的样品。

相互干扰的信号的减少和方便的测量使样品制备过程特别重要。

常见的样品处理方法包括气相或溶液处理在红外光谱仪中的悬浮液，挤压法制备的薄膜和压片。

在制备血样时，需要遵守标准操作规程和注意事项。

第三章：红外光谱预测血红蛋白在血浆中的浓度的方法人体血红蛋白可以通过红外光谱测试准确测量。

测量血红蛋白浓度有助于评估体内的血红蛋白含量，与许多疾病如贫血等相关。

红外光谱中的各种生物分子吸收光谱的位置、强度和形状信息可用于定量测量血红蛋白。

这可以通过对血浆样品进行红外光谱扫描实现。

通过化学和计算方法确定红外线的吸收强度和位置。

然后将这些数据与预先确定的标准曲线相结合，便可以准确地计算血红蛋白浓度。

第四章：红外光谱预测白蛋白在血浆中的浓度的方法白蛋白是人体内最常见的血浆蛋白质之一，它在维持人体内的渗透压和稳定性方面起着重要的作用。