激光在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

激光在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

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概述12

3光電子中的激光在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展

CompanyLogo概述光探測激光技術(shù)光通信光信息處理光電子CompanyLogo概述環(huán)境保護(hù)軍事工業(yè)生物醫(yī)學(xué)商業(yè)科學(xué)研究應(yīng)用領(lǐng)域CompanyLogo激光發(fā)展的歷史什么是激光？LASER：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation激光：受激輻射光放大CompanyLogo激光發(fā)展的歷史20世紀(jì)初，出現(xiàn)了黑體輻射、原子線狀光譜、光電效應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)和康普頓散射等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這些涉及到光與物質(zhì)相互作用時(shí)能量與動(dòng)量交換特征的就無法用當(dāng)時(shí)的經(jīng)典理論來解釋。CompanyLogo激光發(fā)展的歷史黎明前的黑暗1900年，普朗克提出了能量量子化概念，并因此獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；1905年，愛因斯坦提出光子假說并成功解釋了光電效應(yīng)，并因此獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；CompanyLogo激光發(fā)展的歷史1913年，玻爾借鑒了普朗克的量子概念提出了全新的原子結(jié)構(gòu)模型，并因此獲得1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；1917年，愛因斯坦在玻爾的原理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出了受激輻射理論，為激光的出現(xiàn)奠定了理論的基礎(chǔ)；1928年，Landenburg證實(shí)了受激輻射和“負(fù)吸收”的存在并利用賈民（Jamin）干涉儀求出了色散系數(shù)；CompanyLogo激光發(fā)展的歷史1947年，蘭姆（Lamb）和雷瑟福（Reherford）在氫原子光譜中發(fā)現(xiàn)了明顯的受激輻射，這是受激輻射第一次被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。Lamb由于在氫原子光譜研究方面的成績獲得1955年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；1950年，法國物理學(xué)家卡斯特勒（Kastler）提出了光學(xué)泵浦的方法，兩年后該方法被實(shí)現(xiàn)。他因?yàn)樘岢隽诉@種利用光學(xué)手段研究微波諧振的方法而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。CompanyLogo激光發(fā)展的歷史1951年,湯斯（Townes）提出受激輻射微波放大，即MASER的概念。1952年，韋伯（F.Weber）在著名光譜學(xué)家赫茲堡主持的受激輻射討論會(huì)上得到啟示，產(chǎn)生了利用受激輻射誘發(fā)原子或分子，從而放大電磁波的思想。他提出了微波激射器的原理。1954年，第一臺(tái)氨分子Maser建成，首次實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其主要作用是放大無線電信號(hào)，以便研究宇宙背景輻射。Townes由于在受激輻射放大方面的成就獲得1964年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。CompanyLogo激光發(fā)展的歷史突破1958年肖落（Schawlow）和湯斯（Townes）在Phy.Rev.上發(fā)表論文“InfraredandOpticalMaser”，標(biāo)志著激光作為一種新事物登上了歷史舞臺(tái)。1960年5月，休斯實(shí)驗(yàn)室的梅曼（Maiman）和蘭姆（Lamb）共同研制的紅寶石激光器發(fā)出了694.3nm的紅色激光，這是公認(rèn)的世界上第一臺(tái)激光器。CompanyLogo激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展激光第一個(gè)被應(yīng)用的領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)，并得到了日新月異的發(fā)展，激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：

1、20世紀(jì)60年代為基礎(chǔ)研究階段

自第一臺(tái)激光器問世后，被稱為“激光醫(yī)學(xué)奠基人”的GoldmanL(著名皮膚病學(xué)專家)等就開始在皮膚上研究了激光與生物組織的相互作用。

CompanyLogo激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展

2、20世紀(jì)70年代為臨床試用階段

1970年首次用連續(xù)二氧化碳激光治療基底細(xì)胞癌和皮膚血管瘤，由于連續(xù)地提供有效的激光功率和能量密度，克服了早期脈沖激光功率低、效率低的缺點(diǎn)，從而掀起了國內(nèi)外首次激光醫(yī)療熱潮。

CompanyLogo激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展3、20世紀(jì)80年代為學(xué)科形成階段1983年，科學(xué)家提出了選擇性光熱作用理論——即“光熱分離”理論，這是激光醫(yī)學(xué)學(xué)科形成的重要標(biāo)志之一。

通過光熱分離原理和光的選擇特性制造的治療儀CompanyLogo激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展4、20世紀(jì)90年代為發(fā)展成熟階段90年代起，醫(yī)用激光器與電子計(jì)算機(jī)、纖維內(nèi)鏡、圖象分析、攝像錄像、熒光光譜、X線和超聲等新技術(shù)不斷結(jié)合，使醫(yī)用激光器朝著高性能、智能化、微型化及?？苹较虬l(fā)展。圖像顆粒分析系統(tǒng)CompanyLogo生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

激光掃描共焦顯示技術(shù)

激光光鑷技術(shù)激光全息技術(shù)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域激光針灸術(shù)CompanyLogo生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用CompanyLogo激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡(laserscanningconfocalmicroscopeLSCM)是在熒光顯微鏡成象的基礎(chǔ)上加裝激光掃描裝置，使用紫外光或可見光激發(fā)熒光探針，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖象處理，對生物樣品進(jìn)行定性、定量、定時(shí)和定位研究，廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)、胚胎學(xué)、免疫學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)等領(lǐng)域。CompanyLogo激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用裝置由倒置或直立熒光顯微鏡、掃描頭(照明針孔、探測針孔、熒光濾片系統(tǒng)、鏡掃描系統(tǒng)和光電倍增管)、掃描頭控制電路、計(jì)算機(jī)和圖像輸出設(shè)備組成。裝置設(shè)備圖CompanyLogo激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用LSCM對生物樣品的觀察的優(yōu)越性：1、連續(xù)掃描三維2、離子熒光標(biāo)記3、同時(shí)多重物質(zhì)標(biāo)記4、數(shù)據(jù)圖像可及時(shí)輸出或長期儲(chǔ)存普通顯微鏡（左）和LSCM（右）對比圖CompanyLogo激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用LSCM在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)研究中的應(yīng)用1、在細(xì)胞原位檢測核酸2、檢測細(xì)胞凋亡CompanyLogo激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用3、原位檢測蛋白質(zhì),抗體及其他分子4、細(xì)胞器觀察及測定5、檢測細(xì)胞融合6、觀察細(xì)胞骨架（圖）7、檢測細(xì)胞間縫隙連接通訊8、檢測細(xì)胞內(nèi)脂肪

細(xì)胞骨架圖CompanyLogo生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域激光光鑷技術(shù)CompanyLogo激光光鑷技術(shù)光鑷又稱為單光束梯度力光阱(single-beamopticalgradientforcetrap),簡單地說,就是用一束高度匯聚的激光形成的三維勢阱來俘獲、操縱控制微小粒子。CompanyLogo激光光鑷技術(shù)光鑷特點(diǎn)：1、光鑷的捕獲和操控范圍是數(shù)十nm到數(shù)十微米大小的微粒，光鑷恰好成為這些生物微粒操控和研究的特有手2、光鑷是用“無形”的光來實(shí)現(xiàn)對微粒非機(jī)械接觸的捕獲，捕獲力是施加在整個(gè)微粒上，不會(huì)對生物微粒產(chǎn)生機(jī)械損傷。3、選擇粒子吸收小的光波長（600～1000nm）即可避免光吸收對生物粒子造成損傷。4、“遙控”操作，幾乎不