激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 (2)

1、第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.假設(shè)生物體中入射的單色平行光強(qiáng)度為假設(shè)生物體中入射的單色平行光強(qiáng)度為I I0 0。若生物體是均。若生物體是均勻的吸收物質(zhì)（勻的吸收物質(zhì)（ a a0 0為吸收系數(shù)，見(jiàn)圖為吸收系數(shù)，見(jiàn)圖8-1 8-1 ），入射深度為），入射深度為x x處的光強(qiáng)度處的光強(qiáng)度I I為為8.1.1 8.1.1 生物體的光學(xué)特性生物體的光學(xué)特性在不能忽略散射的條件下，上式在不能忽略散射的條件下，上式可用衰減系數(shù)可用衰減系數(shù)a at t和散射系數(shù)和散射系數(shù)a as s改改寫為寫為 xaII00exp xaIItexp00aaast圖圖8-1 生物體中的光衰減特性生物

2、體中的光衰減特性 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2.2.如圖如圖8-28-2（a a）所示，單一微粒所引起的光散射在所有方向）所示，單一微粒所引起的光散射在所有方向上都存在。但是如圖上都存在。但是如圖8.28.2（b b）所示的多重散射時(shí)（反復(fù)多次）所示的多重散射時(shí)（反復(fù)多次散射），光在生物體內(nèi)擴(kuò)散，變得近似于各向同性散射。散射），光在生物體內(nèi)擴(kuò)散，變得近似于各向同性散射。 圖圖8-2 生物體中散射光的特性生物體中散射光的特性 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用3.3.如圖如圖8-38-3所示為生物體與光的各種相互作用的示意圖所示為生物體與光的各種相互作用的

3、示意圖圖圖8-3 生物體與光的各種相互作用的示意圖生物體與光的各種相互作用的示意圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用4. 4. 由圖由圖8-48-4可知，在可知，在7007001500nm1500nm范圍的紅范圍的紅外光譜帶上吸收比較外光譜帶上吸收比較少，因此該光譜帶稱少，因此該光譜帶稱為生物體光譜學(xué)之窗。為生物體光譜學(xué)之窗。 圖圖8-4 軟組織上各種物質(zhì)的吸收系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系軟組織上各種物質(zhì)的吸收系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系 水水光穿透深度光穿透深度 深深第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用5.5.圖圖8-58-5所示的是軟組織中各種激光波長(zhǎng)的光滲透長(zhǎng)度的大所示的是軟組織

4、中各種激光波長(zhǎng)的光滲透長(zhǎng)度的大致數(shù)量。光滲透長(zhǎng)度在近紅外附近較大，在致數(shù)量。光滲透長(zhǎng)度在近紅外附近較大，在3m3m以上的紅外以上的紅外域或域或300nm300nm以下的紫外域中較小。組織的種類不同，光滲透以下的紫外域中較小。組織的種類不同，光滲透長(zhǎng)度對(duì)波長(zhǎng)的依賴性也變化。長(zhǎng)度對(duì)波長(zhǎng)的依賴性也變化。 圖圖8-5 軟組織中各種激光的穿透深度軟組織中各種激光的穿透深度 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.激光對(duì)生物體的作用是醫(yī)學(xué)應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。激光對(duì)生物體的作用是醫(yī)學(xué)應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。激光對(duì)于受照射的組織有四方面的作用即激光對(duì)于受照射的組織有四方面的作用即8.1.2 8.1.2

5、激光對(duì)生物體的作用激光對(duì)生物體的作用光化學(xué)作用光化學(xué)作用(photochemical action)(photochemical action)激光消融作用激光消融作用(photoablative action)(photoablative action)機(jī)電作用機(jī)電作用(electro-mechanical action)(electro-mechanical action)熱力作用熱力作用(thermal action)(thermal action)光熱轉(zhuǎn)換光熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生機(jī)產(chǎn)生機(jī)械壓力械壓力 光穿透深度光穿透深度組織吸收系數(shù)組織吸收系數(shù) 光波長(zhǎng)光波長(zhǎng)條件條件第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激

6、光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2.2.各種不同波長(zhǎng)的各種不同波長(zhǎng)的低低功率密度的激光照射生物體時(shí)，對(duì)生物功率密度的激光照射生物體時(shí)，對(duì)生物體的刺激作用和體的刺激作用和提高非特異性免疫功能提高非特異性免疫功能，可使，可使局部血管擴(kuò)張局部血管擴(kuò)張，血液循環(huán)改變血液循環(huán)改變，改善組織的缺氧狀態(tài)并減輕慢性炎癥反應(yīng)促，改善組織的缺氧狀態(tài)并減輕慢性炎癥反應(yīng)促使炎癥吸收好轉(zhuǎn)。使炎癥吸收好轉(zhuǎn)。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用8.1.3 8.1.3 激光對(duì)生物體的作用激光對(duì)生物體的作用首先，首先，人們?nèi)粘９ぷ魃钤诒憩F(xiàn)為光的電磁場(chǎng)中，除特人們?nèi)粘９ぷ魃钤诒憩F(xiàn)為光的電磁場(chǎng)中，除特殊情況外光對(duì)生物體的害處

7、是很少的。殊情況外光對(duì)生物體的害處是很少的。其次，其次，在醫(yī)學(xué)上利用激光在大氣中直線傳播的特性，可在醫(yī)學(xué)上利用激光在大氣中直線傳播的特性，可以非接觸地對(duì)生物體應(yīng)用，又可以利用光導(dǎo)纖維將激光以非接觸地對(duì)生物體應(yīng)用，又可以利用光導(dǎo)纖維將激光導(dǎo)入到生物體的深部；導(dǎo)入到生物體的深部；第三，第三，利用激光的高度的方向性，將其會(huì)聚成極小的點(diǎn)，利用激光的高度的方向性，將其會(huì)聚成極小的點(diǎn)，使微觀的、精細(xì)的治療和高空間分辨率的測(cè)定成為可能。使微觀的、精細(xì)的治療和高空間分辨率的測(cè)定成為可能。最后，最后，光與生物體進(jìn)行著極其多種多樣的相互作用，至光與生物體進(jìn)行著極其多種多樣的相互作用，至今被利用的還只是很少的一部分

8、，還需要今后開發(fā)更加今被利用的還只是很少的一部分，還需要今后開發(fā)更加多種多樣的新的應(yīng)用。多種多樣的新的應(yīng)用。 對(duì)生物體應(yīng)用激光的優(yōu)點(diǎn)有以下四個(gè)方面：對(duì)生物體應(yīng)用激光的優(yōu)點(diǎn)有以下四個(gè)方面：第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.臨床上激光的用途不外乎臨床上激光的用途不外乎切割切割、分離分離；汽化汽化、融解融解；燒燒灼灼、止血止血；凝固凝固、封閉封閉；壓電碎石壓電碎石；局部照射局部照射等，這些治等，這些治療種類就是利用激光對(duì)生物體的光熱作用、壓電作用和光療種類就是利用激光對(duì)生物體的光熱作用、壓電作用和光化學(xué)作用?；瘜W(xué)作用。 8.2.1 8.2.1 激光臨床治療的種類與現(xiàn)狀激光臨床

9、治療的種類與現(xiàn)狀2. 2. 激光在焦平面上的光點(diǎn)最小，激光能量最集中。激光激光在焦平面上的光點(diǎn)最小，激光能量最集中。激光束經(jīng)聚焦后形成極小的光點(diǎn)，由于能量或功率的高度集中，束經(jīng)聚焦后形成極小的光點(diǎn)，由于能量或功率的高度集中，人們把它當(dāng)作人們把它當(dāng)作手術(shù)刀手術(shù)刀用來(lái)切割組織。激光的高溫還起了殺用來(lái)切割組織。激光的高溫還起了殺菌的作用。菌的作用。 連續(xù)輸出的二連續(xù)輸出的二氧化碳激光氧化碳激光第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用3.3.高功率輸出的二氧化碳激光高功率輸出的二氧化碳激光，光點(diǎn)具有，光點(diǎn)具有200200攝氏度以上的攝氏度以上的高溫和一定的壓強(qiáng)，不但能熔融而且具有極強(qiáng)的穿透破

10、壞作高溫和一定的壓強(qiáng)，不但能熔融而且具有極強(qiáng)的穿透破壞作用。激光的光點(diǎn)聚焦后異常細(xì)小的組織可以極精確地消除。用。激光的光點(diǎn)聚焦后異常細(xì)小的組織可以極精確地消除。 4.4.激光經(jīng)過(guò)聚焦后會(huì)產(chǎn)生極大的功率密度，是一種很好的燒激光經(jīng)過(guò)聚焦后會(huì)產(chǎn)生極大的功率密度，是一種很好的燒灼工具。灼工具。 5.5.激光止血激光止血效果也很令人滿意，激光止血方法比目前所應(yīng)用效果也很令人滿意，激光止血方法比目前所應(yīng)用的電烙法快的電烙法快6060倍，失血量大大減少。倍，失血量大大減少。 6.6.激光激光是非?？煽康氖欠浅？煽康酿ぶぞ唣ぶぞ?，眼科利用激光凝結(jié)視網(wǎng)膜剝，眼科利用激光凝結(jié)視網(wǎng)膜剝離癥和眼內(nèi)封閉止血已經(jīng)有幾

11、十年的歷史。離癥和眼內(nèi)封閉止血已經(jīng)有幾十年的歷史。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.激光治療是適當(dāng)?shù)卣{(diào)整照射條件激光治療是適當(dāng)?shù)卣{(diào)整照射條件, ,在不損壞正常組織的情在不損壞正常組織的情況下況下, ,有選擇地破壞病變組織的治療方法。痣的種類和部位有選擇地破壞病變組織的治療方法。痣的種類和部位（深度）不同時(shí)，激光照射條件也大不一樣，因此治療前準(zhǔn)（深度）不同時(shí)，激光照射條件也大不一樣，因此治療前準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷是很重要的問(wèn)題。圖確地進(jìn)行診斷是很重要的問(wèn)題。圖8-68-6所示為皮膚組織。所示為皮膚組織。 8.2.2 8.2.2 激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用激光在皮膚科及

12、整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用圖圖8-6 皮膚的斷面構(gòu)造示意圖皮膚的斷面構(gòu)造示意圖 痣痣第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用太田痣治療前太田痣治療前太田痣治療后太田痣治療后 Q Q開關(guān)激光，它摧毀病損組織時(shí)具有高度的選擇性，在摧毀病損的開關(guān)激光，它摧毀病損組織時(shí)具有高度的選擇性，在摧毀病損的同時(shí)不會(huì)引起周圍正常組織誤傷，因此，治療后不會(huì)引起疤痕。同時(shí)不會(huì)引起周圍正常組織誤傷，因此，治療后不會(huì)引起疤痕。 這種激光能這種激光能“識(shí)別識(shí)別”正常的皮膚，所以它能非常順利地穿透病損正常的皮膚，所以它能非常順利地穿透病損上正常的皮膚，直達(dá)病損，病損部位的色素顆粒則在強(qiáng)大的激光照上正常的皮膚，直達(dá)病損，

13、病損部位的色素顆粒則在強(qiáng)大的激光照射下被碎裂、破壞，這些被碎裂的色素再由體內(nèi)吞噬細(xì)胞吞噬消除射下被碎裂、破壞，這些被碎裂的色素再由體內(nèi)吞噬細(xì)胞吞噬消除，因而太田痣得以治愈。所以即便太田痣很深，同樣能被，因而太田痣得以治愈。所以即便太田痣很深，同樣能被Q Q開關(guān)激光開關(guān)激光摧毀，而正常皮膚并不受損害。摧毀，而正常皮膚并不受損害。第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1. 眼底治療 8.2.3 8.2.3 激光在眼科中的應(yīng)用激光在眼科中的應(yīng)用圖圖8-7 眼的構(gòu)造眼的構(gòu)造 圖圖8-78-7所示的是眼構(gòu)造，所示的是眼構(gòu)造，圖圖8-88-8中所示的是眼睛中所示的是眼睛對(duì)光的聚光特性。對(duì)光的聚

14、光特性。 圖圖8-8 眼睛中光的眼睛中光的聚光特性示意圖聚光特性示意圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2. 近視治療中的應(yīng)用 圖圖8-9激光角膜手術(shù)的示意圖激光角膜手術(shù)的示意圖治療近視是利用燒蝕對(duì)角膜表面進(jìn)行精密加工，控制折光率治療近視是利用燒蝕對(duì)角膜表面進(jìn)行精密加工，控制折光率（矯正）的過(guò)程。圖（矯正）的過(guò)程。圖8-98-9所示為采用激光角膜手術(shù)的示意圖。所示為采用激光角膜手術(shù)的示意圖。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用將角膜表面放射狀切開的將角膜表面放射狀切開的RK(radial keratotomy)RK(radial keratotomy)方法方法

15、目前近視矯正有三種方法：目前近視矯正有三種方法：對(duì)角膜表面進(jìn)行二維切削手術(shù)使其曲率半徑增大的對(duì)角膜表面進(jìn)行二維切削手術(shù)使其曲率半徑增大的PRKPRK（Photo Refractive KeratectomyPhoto Refractive Keratectomy）方法）方法激光原位角膜磨鑲術(shù)激光原位角膜磨鑲術(shù)LASIK (Laser in situ LASIK (Laser in situ Keratomileusis)Keratomileusis)光源一般采用能得到高質(zhì)量燒蝕表面的光源一般采用能得到高質(zhì)量燒蝕表面的193nmArF193nmArF準(zhǔn)分子激光器。準(zhǔn)分子激光器。 主流主流第八章第

16、八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用LASIK近視治療手術(shù)近視治療手術(shù)先在角膜表面切開直徑先在角膜表面切開直徑約約8.5mm8.5mm，厚度約，厚度約160160微米微米的角膜瓣；的角膜瓣；然后用準(zhǔn)分子激光對(duì)中然后用準(zhǔn)分子激光對(duì)中間角膜基質(zhì)進(jìn)行切削；間角膜基質(zhì)進(jìn)行切削；之后再將切開的角膜瓣之后再將切開的角膜瓣復(fù)位。復(fù)位?；静僮鞣椒ɑ静僮鞣椒? :第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1. 19861. 1986年首先報(bào)道了激光前列腺切除術(shù)，但真正廣泛的應(yīng)年首先報(bào)道了激光前列腺切除術(shù)，但真正廣泛的應(yīng)用是在用是在19901990年后角度光導(dǎo)纖維的發(fā)明后。自此，各種光導(dǎo)纖年后角

17、度光導(dǎo)纖維的發(fā)明后。自此，各種光導(dǎo)纖維和激光設(shè)備都被嘗試用來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)手術(shù)。最常用的激光是維和激光設(shè)備都被嘗試用來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)手術(shù)。最常用的激光是NdNd：YAGYAG激光，當(dāng)然其他激光如激光，當(dāng)然其他激光如KTP:YAGKTP:YAG激光、半導(dǎo)體二極管激光、半導(dǎo)體二極管激光和最近的激光和最近的HoHo：YAGYAG激光都可用來(lái)治療激光都可用來(lái)治療BPHBPH。 8.2.4 8.2.4 激光在泌尿外科中的應(yīng)用激光在泌尿外科中的應(yīng)用2.有以下三種技術(shù)用來(lái)切除前列腺有以下三種技術(shù)用來(lái)切除前列腺 （1 1）經(jīng)尿道激光誘導(dǎo)的前列腺切除術(shù)（）經(jīng)尿道激光誘導(dǎo)的前列腺切除術(shù)（Transurethral Trans

18、urethral laser-induced prostatectomy,TULIPlaser-induced prostatectomy,TULIP） 該系統(tǒng)包括經(jīng)尿道進(jìn)入的激光探針該系統(tǒng)包括經(jīng)尿道進(jìn)入的激光探針( (偏屈的光束可以達(dá)到偏屈的光束可以達(dá)到9090) )，一個(gè)，一個(gè)7.5MHz7.5MHz適時(shí)超聲換能器以及一個(gè)適時(shí)超聲換能器以及一個(gè)NdNd：YAGYAG激光發(fā)激光發(fā)生器。生器。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用（2 2）直視下激光前列腺消融術(shù)（）直視下激光前列腺消融術(shù)（Visual laser ablation Visual laser ablation of

19、 the prostate,VLAPof the prostate,VLAP） （3 3）間質(zhì)內(nèi)凝固（）間質(zhì)內(nèi)凝固（Interstitial coagulation ,ILCInterstitial coagulation ,ILC） 該方法使用特殊的光導(dǎo)纖維，能夠反復(fù)、直接地刺入前列腺，該方法使用特殊的光導(dǎo)纖維，能夠反復(fù)、直接地刺入前列腺，照射后能夠產(chǎn)生大范圍的凝固性的壞死及其后的萎縮，而且照射后能夠產(chǎn)生大范圍的凝固性的壞死及其后的萎縮，而且組織不會(huì)發(fā)生腐爛現(xiàn)象組織不會(huì)發(fā)生腐爛現(xiàn)象 使用側(cè)面發(fā)射光導(dǎo)纖維，以造成有效的凝固性壞死和組織汽使用側(cè)面發(fā)射光導(dǎo)纖維，以造成有效的凝固性壞死和組織汽化?；?/p>

20、。NdNd：YAGYAG激光通過(guò)幾種不同的光導(dǎo)纖維傳送均有報(bào)道。激光通過(guò)幾種不同的光導(dǎo)纖維傳送均有報(bào)道。UrolaseTMUrolaseTM是目前使用和評(píng)價(jià)最多的非接觸性纖維，它能夠是目前使用和評(píng)價(jià)最多的非接觸性纖維，它能夠在預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上通過(guò)照射造成組織的凝固。在預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上通過(guò)照射造成組織的凝固。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.目前，激光在耳鼻喉科領(lǐng)域的研究，主要包括兩個(gè)方目前，激光在耳鼻喉科領(lǐng)域的研究，主要包括兩個(gè)方面：內(nèi)耳耳蝸方面的顯微外科和氣管激光手術(shù)。面：內(nèi)耳耳蝸方面的顯微外科和氣管激光手術(shù)。 8.2.5 8.2.5 激光在耳鼻喉科中的應(yīng)用激光在耳鼻喉

21、科中的應(yīng)用激光治療慢性肥大性鼻炎、激光治療鼻出血；激光治療慢性肥大性鼻炎、激光治療鼻出血；扁桃體激光切除術(shù)、激光汽化和切除咽喉部血管瘤；扁桃體激光切除術(shù)、激光汽化和切除咽喉部血管瘤；激光切除耳鼻喉咽喉部乳頭狀瘤、耳道內(nèi)乳突根治術(shù)等。激光切除耳鼻喉咽喉部乳頭狀瘤、耳道內(nèi)乳突根治術(shù)等。第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2.2.間質(zhì)激光光凝術(shù)主要應(yīng)用于任何實(shí)質(zhì)性器官的明確定性的間質(zhì)激光光凝術(shù)主要應(yīng)用于任何實(shí)質(zhì)性器官的明確定性的病損，而且該技術(shù)可以被良好地定位，對(duì)于周圍正常組織也病損，而且該技術(shù)可以被良好地定位，對(duì)于周圍正常組織也沒(méi)有任何不良損害。沒(méi)有任何不良損害。 1.1.在在影像學(xué)

22、影像學(xué)設(shè)施的導(dǎo)引下，通過(guò)經(jīng)皮穿刺針將置于其內(nèi)的光設(shè)施的導(dǎo)引下，通過(guò)經(jīng)皮穿刺針將置于其內(nèi)的光導(dǎo)纖維送到實(shí)質(zhì)性器官的病損中心，并通過(guò)此設(shè)備傳導(dǎo)激光。導(dǎo)纖維送到實(shí)質(zhì)性器官的病損中心，并通過(guò)此設(shè)備傳導(dǎo)激光。本治療方法成功的關(guān)鍵在于將光導(dǎo)纖維放置到正確的部位，本治療方法成功的關(guān)鍵在于將光導(dǎo)纖維放置到正確的部位，恰到好處地將治療的部位和所使用激光造成壞死的程度進(jìn)行恰到好處地將治療的部位和所使用激光造成壞死的程度進(jìn)行嚴(yán)格匹配，并確認(rèn)正常和不正常的區(qū)域都能夠安全地愈合。嚴(yán)格匹配，并確認(rèn)正常和不正常的區(qū)域都能夠安全地愈合。所以整個(gè)過(guò)程取決于顯像。所以整個(gè)過(guò)程取決于顯像。 8.2.6 8.2.6 最新的技術(shù)間質(zhì)激

23、光光凝術(shù)最新的技術(shù)間質(zhì)激光光凝術(shù)第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.1.某些光敏感性物質(zhì)具有腫瘤親和性，因此給癌癥患者靜脈某些光敏感性物質(zhì)具有腫瘤親和性，因此給癌癥患者靜脈注射這種光敏感性物質(zhì)，經(jīng)一定時(shí)間后，在病變部位照射激注射這種光敏感性物質(zhì)，經(jīng)一定時(shí)間后，在病變部位照射激光。可以有選擇地破壞癌癥細(xì)胞，這種方法稱為光動(dòng)力治療光。可以有選擇地破壞癌癥細(xì)胞，這種方法稱為光動(dòng)力治療（PDT:photodynamic therapyPDT:photodynamic therapy）或）或光化學(xué)治療光化學(xué)治療。 8.2.7 8.2.7 光動(dòng)力學(xué)治療光動(dòng)力學(xué)治療第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)

24、中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2.2.使用的光敏感性物質(zhì)有血卟啉衍生物（使用的光敏感性物質(zhì)有血卟啉衍生物（HpDHpD），如圖），如圖8-118-11所示，它在紫外域上具有稱為所示，它在紫外域上具有稱為SoretSoret帶的強(qiáng)的吸收帶，又在帶的強(qiáng)的吸收帶，又在可見(jiàn)域中具有稱為可見(jiàn)域中具有稱為Q Q帶的弱的吸收帶。帶的弱的吸收帶。 圖圖8-11 光敏感物質(zhì)光敏感物質(zhì)(血卟啉衍生物（血卟啉衍生物（HpD）的吸收光譜）的吸收光譜第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用3.3.圖圖8-128-12中所示的是光動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制的示意圖。中所示的是光動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制的示意圖。 圖圖8-12 光

25、動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制的示意圖光動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制的示意圖直接作直接作用用活性氧活性氧作用作用游離游離基基活性活性氧氧第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1. 利用近紅外光譜的代謝功能測(cè)量 8.3.1 8.3.1 利用激光的生物體光譜測(cè)量及診斷利用激光的生物體光譜測(cè)量及診斷如圖如圖8-138-13所示，血紅蛋白被氧化的狀態(tài)所示，血紅蛋白被氧化的狀態(tài)(oxy-Hb)(oxy-Hb)與脫氧化的與脫氧化的狀態(tài)狀態(tài)(deoxy-Hb)(deoxy-Hb)的吸收光譜具有微妙差別。在的吸收光譜具有微妙差別。在600600800nm800nm范范圍氧化血紅蛋白的吸收小而呈鮮紅色，而在圍氧化血紅蛋白

26、的吸收小而呈鮮紅色，而在800nm800nm以上脫氧以上脫氧化血紅蛋白的吸收小，從測(cè)量它們各自吸收率的不同可以知化血紅蛋白的吸收小，從測(cè)量它們各自吸收率的不同可以知道組織的氧化程度。道組織的氧化程度。 圖圖8-13 血紅蛋白的吸收光譜血紅蛋白的吸收光譜 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2. 利用熒光光譜確定病變部位 在生物體組織上照射激光時(shí)病變部位顯示特有的熒光，根據(jù)在生物體組織上照射激光時(shí)病變部位顯示特有的熒光，根據(jù)此熒光就能確定病變部位。采用此熒光就能確定病變部位。采用NPe6NPe6做光敏感性物質(zhì)。如圖做光敏感性物質(zhì)。如圖8-148-14所示，利用符合它的吸收帶范圍的光

27、來(lái)激勵(lì)，則發(fā)出在所示，利用符合它的吸收帶范圍的光來(lái)激勵(lì)，則發(fā)出在662nm662nm處出現(xiàn)峰值的熒光（磷酸溶液中）。處出現(xiàn)峰值的熒光（磷酸溶液中）。 圖8-14 光敏感性物質(zhì)NPe6（mono-L-aspartyl chlorine 6）的吸收光譜與熒光光譜 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1. 光學(xué)計(jì)算機(jī)斷層術(shù)即光學(xué)光學(xué)計(jì)算機(jī)斷層術(shù)即光學(xué)CT（optical computed tomography） 8.3.2 8.3.2 激光斷層攝影激光斷層攝影（1 1）X X射線射線CTCT圍繞人體旋轉(zhuǎn)小型圍繞人體旋轉(zhuǎn)小型X X射線源，由檢測(cè)器陣列射線源，由檢測(cè)器陣列測(cè)定測(cè)定X X射線

28、透射量后進(jìn)行數(shù)字化，再對(duì)這些數(shù)據(jù)以特定的射線透射量后進(jìn)行數(shù)字化，再對(duì)這些數(shù)據(jù)以特定的算 法 （算 法 （ C TC T 算 法 ） 利 用 計(jì) 算 機(jī) 求 解 后 構(gòu) 成 斷 層 像算 法 ） 利 用 計(jì) 算 機(jī) 求 解 后 構(gòu) 成 斷 層 像（tomographytomography）。）。第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用圖圖8-15 透過(guò)生物體（散射介質(zhì)）中的光示意圖透過(guò)生物體（散射介質(zhì)）中的光示意圖 如圖如圖8-158-15所示，光從所示，光從A A點(diǎn)入射到生物體內(nèi)，在點(diǎn)點(diǎn)入射到生物體內(nèi)，在點(diǎn)B B上觀察透射上觀察透射光，此時(shí)透射光中包含著三種不同的光線，一種是受到散射

29、光，此時(shí)透射光中包含著三種不同的光線，一種是受到散射后向任意方向散射的成分；第二種是具有較小的散射角且向后向任意方向散射的成分；第二種是具有較小的散射角且向前傳播的成分；第三種是向前透射直線傳播的成分。為了實(shí)前傳播的成分；第三種是向前透射直線傳播的成分。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)現(xiàn)光學(xué)CTCT必須檢測(cè)出第三種直線傳播的透射成分的光。必須檢測(cè)出第三種直線傳播的透射成分的光。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用（2 2）直線傳播光的透射光強(qiáng)非常小，因此問(wèn)題在于如何將）直線傳播光的透射光強(qiáng)非常小，因此問(wèn)題在于如何將這樣的信號(hào)選擇出來(lái)進(jìn)行高靈敏的檢測(cè)。目前最有效的方法這樣的信號(hào)選擇出來(lái)進(jìn)行高靈敏的檢

30、測(cè)。目前最有效的方法是光外差探測(cè)方法。是光外差探測(cè)方法。 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用圖圖8-16 利用外差法的光學(xué)利用外差法的光學(xué)CT檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置 （3 3）所謂的外差探測(cè)法，一般是對(duì)兩個(gè)不同頻率的光波）所謂的外差探測(cè)法，一般是對(duì)兩個(gè)不同頻率的光波（信號(hào)波與參考波）進(jìn)行混合后檢測(cè)拍頻信號(hào)的方法。將激（信號(hào)波與參考波）進(jìn)行混合后檢測(cè)拍頻信號(hào)的方法。將激光束分為參考光與入射到生物體試樣的信號(hào)光。給予參考光光束分為參考光與入射到生物體試樣的信號(hào)光。給予參考光一定的頻移后與信號(hào)光混合（參見(jiàn)圖一定的頻移后與信號(hào)光混合（參見(jiàn)圖8.158.15），多次散射得到），多次

31、散射得到的光與參考光偏振方向不一致，不會(huì)產(chǎn)生拍頻信號(hào)，因此檢的光與參考光偏振方向不一致，不會(huì)產(chǎn)生拍頻信號(hào)，因此檢測(cè)出的拍頻信號(hào)是直線傳播光與參考光干涉的結(jié)果。利用外測(cè)出的拍頻信號(hào)是直線傳播光與參考光干涉的結(jié)果。利用外差法的光學(xué)差法的光學(xué)CTCT檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖8-16 8-16 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2. 光學(xué)相干層析術(shù)即光學(xué)光學(xué)相干層析術(shù)即光學(xué)OCT（optical coherence tomography） （1 1）光學(xué)相干層析術(shù)的原理如圖）光學(xué)相干層析術(shù)的原理如圖8-178-17所示，其基本結(jié)構(gòu)為所示，其基本結(jié)構(gòu)為邁克耳孫干涉儀。邁克耳孫

32、干涉儀。OCTOCT把光分成兩束把光分成兩束信號(hào)光與參考光，信號(hào)光與參考光，其中信號(hào)光聚焦后照射到組織內(nèi)得到向后散射光，參考光在其中信號(hào)光聚焦后照射到組織內(nèi)得到向后散射光，參考光在壓電陶瓷等器件調(diào)制的反射鏡上反射回來(lái)得到光程調(diào)制。兩壓電陶瓷等器件調(diào)制的反射鏡上反射回來(lái)得到光程調(diào)制。兩束光進(jìn)行干涉后用外差探測(cè)法檢測(cè)。束光進(jìn)行干涉后用外差探測(cè)法檢測(cè)。 圖圖8-17 光學(xué)相干層析術(shù)光學(xué)相干層析術(shù)OCT原理圖原理圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用（2 2）利用如圖）利用如圖8-188-18所示的石英光纖傳光的干涉儀，還有可所示的石英光纖傳光的干涉儀，還有可能用導(dǎo)管等得到生物體內(nèi)部組

33、織的斷層圖像。能用導(dǎo)管等得到生物體內(nèi)部組織的斷層圖像。 圖圖8-18 利用光纖干涉儀的利用光纖干涉儀的OCT（optical coherence tomography）的裝置示意圖）的裝置示意圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1. 激光共焦顯微鏡激光共焦顯微鏡 8.3.3 8.3.3 激光顯微鏡激光顯微鏡（1 1）圖）圖8-198-19所示為激光共焦顯微鏡（所示為激光共焦顯微鏡（laser confocal laser confocal microscopemicroscope）的原理圖。從點(diǎn)光源（激光）發(fā)出的光經(jīng)）的原理圖。從點(diǎn)光源（激光）發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡聚光后照射到試樣

34、內(nèi)的觀察點(diǎn)上，此時(shí)在試樣內(nèi)過(guò)透鏡聚光后照射到試樣內(nèi)的觀察點(diǎn)上，此時(shí)在試樣內(nèi)形成照射光的斑點(diǎn)，利用物鏡通過(guò)空間濾波器使這些斑形成照射光的斑點(diǎn)，利用物鏡通過(guò)空間濾波器使這些斑點(diǎn)在檢測(cè)器上成像。點(diǎn)在檢測(cè)器上成像。 圖圖8-19 激光共焦顯微鏡的原理圖激光共焦顯微鏡的原理圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用（2 2）以上用透射型模型說(shuō)明了其原理，但實(shí)際上采用）以上用透射型模型說(shuō)明了其原理，但實(shí)際上采用如圖如圖8-208-20所示的反射型結(jié)構(gòu)。所示的反射型結(jié)構(gòu)。 圖圖8-20 反射型激光共焦顯微鏡反射型激光共焦顯微鏡的原理圖的原理圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用2

35、. 近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 （1 1）圖）圖8-218-21所示的是近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡與通常的顯微鏡的示所示的是近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡與通常的顯微鏡的示意圖。兩者基本結(jié)構(gòu)相似，但近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡在離試樣表面意圖。兩者基本結(jié)構(gòu)相似，但近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡在離試樣表面很近處存在探頭，該探頭起著實(shí)現(xiàn)超分辨率的關(guān)鍵作用。很近處存在探頭，該探頭起著實(shí)現(xiàn)超分辨率的關(guān)鍵作用。 圖圖8-21近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（a）與通常光學(xué)顯）與通常光學(xué)顯微鏡（微鏡（b）的示意圖）的示意圖 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用1.固體激光器固體激光器 8.4.1 8.4.1 醫(yī)用激光光源醫(yī)用激光光源固體激光器所使

36、用的是晶體和非晶體類型的工作物質(zhì)，大體固體激光器所使用的是晶體和非晶體類型的工作物質(zhì)，大體上可分為氟化物、鹽類和氧化物三大類。臨床上常用的是紅上可分為氟化物、鹽類和氧化物三大類。臨床上常用的是紅寶石激光器和摻釹釔鋁石榴石激光器（寶石激光器和摻釹釔鋁石榴石激光器（NdNd：YAGYAG），可用作），可用作手術(shù)刀和照射治療等方面。手術(shù)刀和照射治療等方面。2.氣體激光器氣體激光器 (1)(1)惰性原子氣體激光器惰性原子氣體激光器 (2)(2)分子氣體激光器分子氣體激光器 （3 3）離子氣體激光器）離子氣體激光器 第八章第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用3.半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器 半導(dǎo)體激光器的工作物質(zhì)是半導(dǎo)體，作為半導(dǎo)體激光的材料半導(dǎo)體激光器的工作物質(zhì)是半導(dǎo)體，作為半導(dǎo)體激光的材料有幾十種，醫(yī)學(xué)上常用的是砷化鎵、鋁