培训课件--医用物理激光.ppt

生物体的光谱测量和诊断Spectral measurement and diagnosis of organisms 临床病理诊断的活检（biopsy） 将组织的一部分切片在显微镜下进行病理诊断。 光学活检（optical biopsy） 用光谱测量的方法进行无侵袭的诊断。 不仅能得到单纯的解剖学信息，而且还能得到生理学和生化学信息。 根据血红素在氧化和脱氧化状态下吸收光谱的差别，通过测量血红素吸收率的不同可以知道组织的氧化程度。 目前脑的氧监视装置已经实用化。 光学计算机断层成像(optical computed tomography) 用组织穿透深度较深波段的激光来代替X射线，用CT同样的方法也可得到断层信息。 但是与X射线在生物体内的直线传播不同，由于散射，激光在生物体内会被扩散掉。 扩散光没有确定的光路，得到的信号也没有确定的物理意义，因此从透射光中消除散射的影响，正确检测出直线传播的光成分很重要。 目前有很多检测方法，其中最有效的是采用光外差探测法。 光学相干层析术(optical coherence tomography) 光学相干层析术（OCT）是类似超声回波成像方式， 利用反射光或散射光的迟滞时间得到高分辩率的断层图像 OCT是近几十年迅速发展起来的一种成像技术，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描，可得到生物组织二维或三维结构图像。 光学相干层析术(optical coherence tomography) 1991年，Science上首次报导了美国MIT的研究小组在OCT上的开创性工作。 1997年，我国清华大学就研究成功了光学相干层析术 对物质的分辨率可达到1个微米， 利用OCT可以在疾病的极早期，如癌症在只有几个细胞那么大小时就可以诊断出来，将疾病消灭于萌芽，而且不会伤害人体。 优点： 利用对人体无害的红外光作光源，不接触，无损伤； 具有很高的分辨率(微米级)； 整个系统可以采用光纤化技术做成小型化和便携式的设备； 不需要复杂的数学计算和图像重建，可实现快速成像和实时监测。 光学相干层析术(optical coherence tomography) 受激辐射：频率适当的光子可诱发处于较高能级的原子发射光子而跃迁到较低能级 B 1 2 E2 E1 特点：（1）诱发光子：频率 （2）发射光子：传播方向、振动方向、频率、初相 位都和诱发光子相同 。 （3）光束强度增强 一、简述受激辐射的特点以及激光的发生原理。 1.受激辐射的特点 在光激励或电激励作用下，激光工作物质通过抽运，实现粒子数反转分布。处于高能级的粒子数多于处于低能级的粒子数，从而使受激辐射占支配地位。它是激光产生的必要条件。 产生激光的另一个条件是谐振腔。谐振腔是由相互平行而又同时垂直于工作物质轴线的两块反射镜组成。它使受激辐射的光在腔中往返反射，每经过一次工作物质就得到一次放大。当光被放大到等于或超过光损耗时，就产生激光振荡，并在部分反射镜一端产生激光输出。 沿轴线方向的自发辐射，在传播过程中不断产生受激辐射并通过谐振腔往返反射使光放大而产生激光 ，它的特点是强度大，定向性好。 所以激光产生的条件：激光工作物质，谐振腔和激励源。 2.激光发生的原理 二、 激光的物理特性和生物效应 物理特性 1、强度高：亮度为太阳表面亮度的1010倍，能产生强烈的热效应。 2、单色性好：谱线宽度很窄：8?10nm 3、定向性好：可以聚焦成小于1um的光斑；散射角小。 4、相干性强：用于全息照相和精密测量。 生物效应 光效应：一定波长的光子被吸收，跃迁到一定能级，引起生物分子变异。 热效应：引起酶失活，蛋白质变性，导致生物的生理、遗传变异。 电磁场效应：产生的自由基导致DNA损伤，引起突变。 压力效应：使组织变形、破坏引起生理及遗传变异。 三、 激光在医学中的应用 1、光凝结术（photocoagulation） 2、光蒸发术（photovaporization） 3、生物体的光谱测量和诊断 4、光学计算机断层成像（optical computed tomography） 5、光学相干层析术（optical coherence tomography） * 按照工作物质分类 * 按照工作物质分类 * 按照工作物质分类 * 按照工作物质分类 * 自由基是指能够独立存在的，含有一个或多个未成对电子的分子或分子的一部分。由于自由基中含有未成对电子，具有配对的倾向。因此大多数自由基都很活泼，具有高度的化学活性。自由基的配对反应过程，又会形成新的自由基。在正常情况下，人体内的自由基是处于不断产生与