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文檔簡介

激光在醫(yī)學中的應用2023/9/13輻

位輻射強度口

功率密度連續(xù)激光

W/cm2

脈沖激光

J/cm22023/9/132□

激光的焦點d=f其中f是聚集透鏡的焦距,□是激光光束

的發(fā)散角.□一般光斑是圓的,則光功率密度2023/9/13

3口一般光照射到物質層通常有以下三個部分

1、反射:一部分從表面反射回來.□

2、衰減a、吸收(在物質中一部分被吸收并轉變?yōu)闊?/p>

b

、散射〔另一部分通過物質,改變了它的傳播方向并隨后消失口

3、透射:

一部分透過物質.R+A+T=12023/9/131、

釋放生物反應,無明顯的熱度.2、

局部組織發(fā)熱,不損害其生命活力.3、損傷酶的作用.4、脫水和組織萎縮.5、

超過一定溫度以后出現(xiàn)不可逆的蛋白質凝結.

6、

形成痂和薄的碳化層和炭化.7、

組織的氣化.2023/9/13激

應激光

要的

效應.光學范圍內的激光束的作用從刺激到完全破

壞組織.可以分為以下各級:5在活組織中激光照射,除熱效應外,還有如

下非熱效應

:電

應強場對組織的激勵、振動和自由基作用等.壓力和沖擊波效應如脈沖激光在焦點處功率密度達

1018W/cm2,

可產(chǎn)生可觀的一次壓力.光化效應2023/9/13

不同生物對不同的激光波長具有選擇性。釋

應對有機染料的光子激活作用,它決定了選擇性吸收.■如用不同熒光染色劑在激光的輻射下對光的

吸收.1、一般可以診斷惡性腫瘤,如食道癌,胃癌的早

期診斷.由于癌細胞與正常細胞對熒光染色劑的吸

收有很大區(qū)別,

一般癌細胞的吸收較強,所以在一段

時間后癌細胞中的熒光染色劑還有相當數(shù)量,而正

常細胞中已很少有熒光染色劑,當激光照射時,對激

光的熒光圖會有很大的差別.2、

可以用于惡性腫瘤的治療.2023/9/13

很□

醫(yī)

用□

1、

結生物體吸收激光以后,由熱效應引起的

溫度上升導致蛋白質變質的現(xiàn)象.因為凝固是

光引起的,所以叫光凝固.當溫度超過+56℃時,可以觀測到蛋白質的

變質現(xiàn)象.例如:在+61℃卵白脫在幾秒鐘內凝固,血紅朊在+63℃時凝固.凝固可以破壞病理組織(壞死,也可以封閉血管止血.這種方法最早用于眼科,如視網(wǎng)膜脫落

.至今這種方法還在應用.2023/9/13

8口

2、切割

用聚焦的激光在組織上運動,通過快速燃燒從

而分離組織.這時在切口的兩邊組成一個壞死區(qū),它

封住了血管.因此激光切口的失血最少.激光刀的優(yōu)點不接觸被切物、無壓力,術后

的疼痛比其他外科手術刀做的手術要輕些.2023/9/13

9口

3、氣化□組織完全變成煙和蒸氣,這時由于物體強烈地

吸收了激光引起的.這樣就可以無接觸地將有病的

組織破壞掉,而臨近的健康組織則不受損傷.神經(jīng)外科醫(yī)生很樂意采用這種方法.2023/9/13

10適

性一

激光

一目的(

凝固、

切割

氣化是否適用,主要取決于激光的功率

發(fā)

射的

長;

圍內

織的

:1、

吸收能力:吸收系數(shù)指組織中單位

收的

.□2、散射特性:散射系數(shù)指組織中單位

射的

.■3

、

穿

導2023/9/13

11醫(yī)

類激光醫(yī)學診斷與檢測2023/9/13

12激光治療激

醫(yī)

測□生物分子的激光熒光特性口

激光熒光光譜法激光多普勒散射技術激

法□激光散斑技術□激光全息技術2023/9/13

13□

激光

器激光腫瘤光譜診斷裝置;

激光熒光腫瘤診斷儀;激

液分

;激光檢測儀;激光多普勒血流計;激光眼科診斷儀;眼

儀2023/9/1314激光光動力學治療激光在皮膚科的應用激光在眼科的應用激光在呼吸系統(tǒng)疾病的應用激光在消化系統(tǒng)的應用激光在外科的應用激光在心血管外科領域的應用

激光在泌尿外科的應用激光在骨科的應用激光在神經(jīng)外科的應用激光在婦科的應用激光在耳鼻喉科的應用激光在口腔科的應用激光治療口■

口口■

口■2023/9/1315弱激光體外治療儀器氦

光治

機(

括具

置的

射儀;氦

;半

;激

光針

灸治

療儀2023/9/13

16激

備口

固體激光手術設備(Nd:YAG

、Ho:YAG、Er:YAG

、紅寶石、藍寶石、翠綠寶石、□

(CO2、金蒸汽、準

子、氬離子、半導體激光治療儀、氮分子激

儀、

機、

眼晶

光乳化設備、激光血管焊接機2023/9/13

17□

器He-Ne

激光血管內照射治療儀;其他激光源內照射治療儀□激

械激光顯微手術器;LASIK

用角膜板層刀2023/9/13

18□

激光治

癌激

正術□

癥2023/9/13

19激光多普勒技術在生物檢測

用2023/9/13

20二

、

理□

光波的多普勒效應當一個單色光照射到運動物體上,從觀

測者〔探測器看來,運動物體的散射光或反

射光的頻率產(chǎn)生了頻率偏移(與原激光比,

頻率偏移量大小和物體的運動速度、運動方向、入射光的波長方向以及觀測者位置有關.=口

0

<

1±u/c>2023/9/13

21□

光外差接收□對于多普勒產(chǎn)生的頻移量一般在300MHz,

所以很難直接測量,

一般用差頻

.圖

2

-

3

5

雙散射型激光多普勒

測速儀示意圖2023/9/13口激光多激光束聚焦

分束器

透鏡小孔光欄收集

光電θ中D被測流體透鏡

倍增管22a

b圖2-36

雙散射型激光多普勒測速儀的干涉條紋2023/9/13其

中fd

表示多普勒頻率;

u

表示垂直于光軸立

底,雙散射型激光多普勒測速儀的工作原理的入射

勺夾角.n

2激光=<2n/sinfd/<2n/sin/2>u,u=fd/2>23參考光束型激光多普勒顯微鏡的光路示意圖2023/9/13

24參考光束型激光多普勒顯微鏡的光路示意可變

衰減片光

分裂

器光電倍增管圖2

-

37激光束θ

個L1ML1

UL2光電倍增管后向散射光接收圖25后

圖口適合人體血流的測量,如眼球微血管血流的測量激

類囊器分裂器圖2-

382023/9/132圖

2

-

3

9

激光顯微血流計結構框圖1.He-Ne激光器;2.光束擴束器;3、6.會聚透鏡組;4.光柵;5.反射鏡;7.被測微血管;8.顯微物鏡;9.分光棱鏡;10、16.透鏡組;11.反射鏡;12.

放大鏡;13.小孔光欄;14.光電探測器;15.

信號處理器;17.攝像頭;18.TV

監(jiān)視器;19.

照明元件;20.照明光源;21、22.分色反射鏡;23、24.

目鏡組。激

用■采用顯微鏡的激光顯微血流

計20226口血液微循環(huán)研究視網(wǎng)膜血流速度的測定皮下微血管的血流測定

(激光散斑血流計2023/9/13

27大

測口特點:可以測量血流的徑向分布.圖

2

-

4

0

光纖激光血流測量

大血管血流示意圖2023/9/13探

器Lz信號處理機激光器A3L?28激光熒光光譜法2023/9/13

292023/s

7

.

2

.

1

B0第一

電子

發(fā)

態(tài)第

數(shù)

發(fā)

態(tài)基

態(tài)Boxcar

電積分器

倍增管高壓示波器監(jiān)視圖

2

-

3

2

激光熒光光譜儀示意圖2023/9/13

31熒光收集及

傳輸光纖馬達驅動及

定位裝置激光器

高壓電源光纖耦合

裝置脈沖Xe+

激光器傳輸激光光纖X-Y記錄儀參考光束單色儀樣品OMA波長(nm)用

Ar+激光(476

.

5nm>照射消化道粘膜潰瘍和

腫瘤等鮮活體組織,收集

其熒光光譜,發(fā)現(xiàn)正常組

織與費正常組織的光譜

有區(qū)別,如右圖所示.離體新鮮活體組織熒光光譜32圖7.2.22023/9/13熒光強度2023/9/13

33HDP

定a.

人胃癌

b.胃癌糜爛

c.

周圍正常組織2023/9/13

34HDP測

癌光

用2023/9/13

35什

?2023/9/13

36過程:特定波長的激光照射使組織吸收的光敏

劑受到激發(fā),而激發(fā)態(tài)的光敏劑又把能量傳遞

給周圍的氧,生成活性很強的單態(tài)氧.單態(tài)氧

和相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應,產(chǎn)生細胞

毒性作用,進而導致細胞受損乃至死亡.光動力療法的作用基礎是光動力效應,2023/9/13

37(1)光敏劑

(

2

)

光(3)光化學和光生物學反應2023/9/13

38直接殺傷細胞

血管損傷炎癥免疫反應(4)

應O?光

發(fā)

程2023/9/13

391976年,Kelly

用HpD-PDT治療了一例復發(fā)的膀胱

癌,觀察到治療后病變組織壞死脫落,而周圍的正常

膀胱粘膜未受損傷.1900年,Raab就發(fā)現(xiàn)了光動力反應.1910年,

Hausmann

(Hp力學損傷作用.1960年,Lipson

制備出血卟啉衍生物1966年探索性地應用于腫瘤治療.引

動(HpD,并于2023/9/13

401

9

8

2

,

聯(lián)

(UICC首

PDT

入第十三屆代表大會議程.世界各國的許多研究組,對這項技術進行了一系列的基礎實驗和臨床研究,并著手相關藥物和設備的開發(fā)研制.1

9

8

4

,Roswell

Park癌癥研究所從

HpD

中分離

出高效組分,命名為photofrinII<即后來商品化的

PHOTOFRIN

II>.自此,世界上大多使用photofrinII作為基本的光敏劑.1

9

8

6

年,

(IPA

成立.迄今

IPA

舉行了

8屆國際學術會議.2023/9/13

41目前,在歐美日等許多發(fā)達國家,光動力治療

作為一種腫瘤治療的新技術

,

已經(jīng)獲得政府主管機構的審查批準,在越來越多的醫(yī)院成

為一種新的常規(guī)治療手段,基礎研究不斷深入,臨床應用日益廣泛.產(chǎn)

業(yè)

的研究制步伐,以滿足醫(yī)療市場不斷增長的

需要.2023/9/13

42我國對光動力治療的研究起步并不晚,完成

的臨床病例數(shù)更堪稱世界第一,在上個世紀八十年代曾經(jīng)出現(xiàn)過一個研究熱潮.近年來由于種種原因,研究規(guī)模和人員隊伍

都明顯萎縮,基礎研究和臨床應用都轉入低

.2023/9/13

43光動力效應的基本條件2023/9/13

44光動力效應三要素1.光敏劑2.照射光3.氧主要影響因素是光敏劑和照射光.光敏劑:光動力活性、光吸收特性和靶向特

性,決定了其臨床可用性和適用范圍.照射光:波長正確性、輸出穩(wěn)定性和投照可

靠性也是決定治療效果重要的可控因素.2023/9/1345光

劑定義:在光化學反應中,只吸收光子并將能

量傳遞給那些不能吸收光子的分子,促其發(fā)

生化學反應,而自己則不參與化學反應,這類分子就稱為光敏劑.有氧分子參與的伴隨生物效應的光敏反應稱為光動力反應,把可引發(fā)光動力反應破壞細胞結構的藥物稱為光動力藥物,即光敏劑.2023/9/13

46第

劑第一代光敏劑

HpD

是由

8

種組分組成的混合制劑,其有效成分主要是雙血卟啉醚或酯<DHE>,約

占藥物總

量的2

0

-

3

0

%

.光敏素Ⅱ

(Photofrin

是HpD

二期精制、提純以后的產(chǎn)物,

DHE等有效成分的含

量在

8

0

%

.2023/9/13

47光

統(tǒng)早期的光源

利用燈泡來做體表照射

,

特別是

皮膚,通過過濾取得所需波長的光,去掉其它能引起發(fā)熱的光.這種光源的不足之處是在光的

傳遞、光的控制、精確性方面都受到限制.激光以其單色性好、方向性好、功率大、亮度

高、相干性好的優(yōu)點,可以更有效地激發(fā)光動力反應.2023/9/13

48光

發(fā)

求■

激光波長在450-1000nm

之間,治療表淺病變一般

選用綠光和黃光,治療深部病變或瘤體較大的腫瘤多選擇紅光和近紅外光;■

激光波長應與所選用的光敏劑吸收峰有最大限度

的重疊;■

由于PDT需要大光斑照射或多光路輸出,照射持續(xù)時間長,激光器應具有較大的輸出功率和穩(wěn)定的工作性能.2023/9/13

49在

PDT治療的過程中,吸收光譜有時和最佳作用光譜不一致,即最大吸收波長,不一定就是最佳治療波長.波

穿

.

7

0

0nm

深度就接近0.8cm,800nm

的光可達1cm.光動力效應的深淺主要取決于光的穿透深度,后者在腫瘤的治療中有很有意義,2023/9/13

50光

遞表面的腫瘤〔皮膚或口腔內可用簡單的透

鏡;支氣管、消化道或膀胱內的腫瘤:可將石

英光導纖維通過內鏡技術送達腫瘤部位;擴

置:

纖的

圓柱狀的擴散裝置,還可以在內填充散射價質使光線向四周均勻的擴散.2023/9/13

51光

動力

通常

的區(qū)

別2023/9/13

52□

產(chǎn)

局部高溫,來切開、汽化或凝固病變組織,是

一種單純的物理作用過程;□光動力治療中的激光照射:只起激活光敏劑

的作用,能量無需太集中,不會造成照射區(qū)的

明顯升溫,更不會造成組織的熱損傷,是一種

光化學反應誘導的生物化學作用過程。2023/9/13

53光動力效應治療疾病的機制2023/9/13

54光

提1.特定病變組織能較多地攝取和存留光敏劑

2.靶部位又較易受到光輻射.光動力治療中,除了光能轉化過程中產(chǎn)生的單態(tài)氧和自

由基能直接殺傷病變細胞外,還因這一過程引發(fā)的毛細血管內皮損傷和血管栓塞造成的局部微循環(huán)障礙,進一步導

致病變組織的缺血性壞死.2023/9/13

55光

點光

合,這些位置包括生物分子和亞細胞器官如線

粒體、微粒體和細胞核等.單態(tài)氧通過氧化膜

的脂質和蛋白的氨基酸、氧化核酸(特別是

鳥嘌呤部分達到組織的損傷2023/9/13

56PDT

標1.細胞膜損傷,PDT之后不飽和脂肪酸被氧化,膜

蛋白發(fā)生交連導致細胞通透性增加和氨基酸、

核、糖轉運受破壞.2.線粒體是卟啉分布的主要部位,被認為是一個PDT損傷的重要靶器官.3.微血管的內皮細胞和內皮細胞的膠原蛋白基

質,最大的可能性是血管和細胞同時損傷導致

腫瘤組織的破壞.2023/9/13

574.PDT能引起中性粒細胞在作用部位的積聚;5.光照可使NK細胞的活性和數(shù)量增加,可能與腫

;6.PDT對DNA的損傷能誘發(fā)腫瘤細胞的凋亡和改變癌基因c-jun、c-fos

的表達.2023/9/13

58光

?2023/9/13

59步

驟1.給患者注射或外涂光敏劑;

2.對病灶區(qū)進行激光照射.(1)光敏劑(

2

)

光(3)光化學和光生物學反應(4)治療效應新生組織修復2023/9/13

60直接殺傷細胞-

血管損傷炎癥免疫反應……口光敏劑

PHOTOFRINⅡ注射后通常需等待40至

50

小時才進行激光照射.口此時病變組織的光敏劑濃變仍保持在較高水平,

而周邊正常組織中的光敏劑濃度已降到低水平.

選擇這個時機照光,既可有效殺傷病變組織,又

可減少對周邊正常組織的損傷,爭取獲得最佳的

選擇性殺傷效果.2023/9/13

61PDT的

癥2023/9/13

62靶組織為"薄層"結構的疾?。浩つw、粘膜的淺表腫瘤

、

鮮紅斑痣

、

視網(wǎng)膜黃斑

、

.

深部腫瘤或瘤體較大的腫瘤

通過特殊

的照射方法加以解決.2023/9/13

63光

?2023/9/13

64光動力療法的主要不良反應是光過敏反應.由于皮膚內殘留的光敏劑

PHOTOFRIN

Ⅱ清除過程較

慢,患者在注射光敏劑后的一個來月中,必須避

免陽光直射或強烈的燈光照射,以防止皮膚光過敏反應.2023/9/13

65在治療后數(shù)天內,患者的治療部位有可能出現(xiàn)局部的暫時的反應性水腫,這也可能造成某些不適,

如胸

、

背或腹部的疼痛

支氣管癌的病人發(fā)生呼

吸困難,食管癌的病人發(fā)生吞咽困難,膀胱癌的

病人發(fā)生尿頻、血尿等,其他有可能出現(xiàn)的副反

應如發(fā)燒、便秘.2023/9/13

66光動力治療腫瘤的優(yōu)點2023/9/13

671.創(chuàng)傷很?。航柚饫w、內窺鏡和其他介入技術,可

將激光引導到體內深部進行治療,避免了開胸、開

創(chuàng)

.2.毒性低微:進入組織的光動力藥物,只有達到一定

濃度并受到足量光輻照,才會引發(fā)光毒反應殺傷腫

瘤細胞,是一種局部治療的方法.人體未受到光輻

照的部分,并不產(chǎn)生這種反應,人體其他部位的器

管和組織都不受損傷,也不影響造血功能,因此光

動力療法的毒副作用是很低微的.2023/9/13

683.選擇性好:光動力療法的主要攻擊目標是光

照區(qū)的病變組織,對病灶周邊的正常組織損傷輕微,這種選擇性的殺傷作用是許多其他治療

手段難以實現(xiàn)的.4.

,光癌組織對放療、化療的敏感性可有較大的差

異,應用受到限制.的癌型的同細胞類胞

型不細而不

同寬;對圍法適用范動

療組織都有效適

:2023/9/13

695.可重復治療:癌細胞對光敏藥物無耐藥性,病

人也不會因多次光動力治療而增加毒性反應,

所以可以重復治療.6.

、

肺肝腎功能不全、血友病而不能接受手術治療

的腫瘤患者,光動力療法是一種能有效減輕痛

苦、提高生活質量、延長生命的姑息性治療手

.2023/9/13

707.可協(xié)同手術提高療效果:對某些腫瘤、先行

外科切除,再施以光動力治療,可進一步消滅

殘留的癌細胞,減少復發(fā)機會;對另一些腫瘤,有可能先做光動力治療,使腫瘤縮小后再

切除,擴大手術的適應證,提高手術的成功率.8.可消滅隱性癌病灶:常規(guī)治療手段只能去除

主病灶,對隱性癌巢無能為力,但用光動力療

法采取全表面照射的方法,消滅可能存在的

所有微小病變.2023/9/13

719.可保護容貌及重要器官功能:對于顏面部的

皮膚癌、口腔癌、陰莖癌、宮頸癌、視網(wǎng)膜

母細胞瘤等

,

應用光動力療法有可能在有效殺

傷癌組織的情況下,盡可能減少對發(fā)病器官上

皮結構和膠原支架的損傷,使創(chuàng)面愈合后容貌

少受影響、保持器官外形完整和正常的生理

功能.2023/9/13

72光動力治療腫瘤的局限2023/9/13

73光動力療法是一種局部治療方法,對腫瘤的殺傷效果在很大程度上決定于病變區(qū)的照光劑量是

否充分.由于光進入組織后會因組織的吸收和散

射而衰減,

一次照射的殺傷深度和范圍都是有限

的.對于使用

PHOTOFRINⅡ的光動力治療來說,

用630nm

紅光作表面照射時,所能達到的選擇性

殺傷深度只有數(shù)毫米.過分得高用藥量或光照量

難以進一步提高治療的殺傷深度,而且可能增加

損傷周圍的正常組織.2023/9/1374光

景2023/9/13

75光動力療法是激光技術、光導技術、光信息

處理技術、生物光化學技術和現(xiàn)代醫(yī)學技術有機結合的產(chǎn)物,是一項腫瘤治療的新技術.由加拿大AXCAN

公司

產(chǎn)的

劑PHOTOFRINⅡ,

由英國

DIOMED公司生產(chǎn)的630光動力激光治療儀,均已獲得美國

FDA

批準,可

聯(lián)合應用于多種實體惡性腫瘤的光動力治療.若

干種新光敏劑和相配套的新設備也陸續(xù)完成二、

.2023/9/13

76在歐美日等發(fā)達國家,越來越多的醫(yī)院開始把光動力療法作為腫瘤治療的重要手段,臨床研究不斷深入,應用日益廣泛.由于惡性腫瘤具有浸潤性快速生長、容易

轉移、復發(fā)的特點.單靠任何一種治療手段,要

想根除腫瘤以兼顧患者的生存質量,都是難以實現(xiàn)的.光動力療法由于其獨特的優(yōu)點和良好的兼

容性,必將成為腫瘤診斷和治療中一支新的生力

軍,在腫瘤的綜合治療中發(fā)揮重要作用.2023/9/13

77今

題2023/9/13

781.降低激光醫(yī)療設備的價格并具便攜性;2.激光照射的時間、時間的間隔和照射劑量;

3.

內;4.將光敏劑和針對腫瘤的單克隆抗體結合后,

使之對某個腫瘤組織具有特異性的親和力;8

.治

態(tài)

監(jiān)

,

監(jiān)

氧濃度和血流狀況;6

.PDT

、

、

術以及免疫治療的協(xié)同作用.2023/9/13

79脈

光在

用2023/9/13

80激

病1960

Goldman

紅寶石激光文身□翠綠寶石、Nd:YAG

、染料—黑色素吸收良好CO?激光、氬離子激光—色素吸收差、瘢痕形成2023/9/13

81治

光□綠色激光:銅蒸汽激光(511nm>氪離子激光〔520-530nm脈沖染料〔510nm、300ns倍

頻Nd:YAG<532nm

、5-10ns>紅色激光:

紅寶石(694nm、20-50ns2023/9/1382綠

光穿透較淺,用以治療表皮色素性疾病;

對雀斑和日光性黑子非常有效;氧合血紅蛋白吸收較好,可形成紫癜和

色素沉著.2023/9/13

83紅

光口

穿透較深;可用來治療表皮和真皮的色素性疾?。谎鹾涎t蛋白吸收差,不形成紫癜和色素沉著.2023/9/13

84近紅外激光□

穿透深;對深色皮膚人種治療有優(yōu)勢;治療文身和

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