光学创新系列讲座

《光学创新系列讲座》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、激光光谱技术在医疗领域的应用光学创新系列讲座秦艳利沈阳理工大学理学院2研究背景光子学利用光子代替电子进行信息的传输、处理和存储，使信息技术中的容量和速度有了质的飞跃。生物光子学讨论光与生物之间的相互作用，融合了生物学和光子学，是光子学的延伸。3光子技术应用于生物学生物成像/生物传感光学诊断基于光的治疗组织工程学细胞的光操作生物医学应用光子学技术激光介质光通信通道光信号处理高容量数据存储光子学生物光子学生物医学组织激光光谱学诊断荧光法内窥镜癌症探测循环系统中组织壁的监测（冠状动脉）光学技术组织透视推动医学中的激光诊断和治疗医用激光治疗组织

2、激光激光加热（激光手术刀）光动力学治疗激光治疗医用激光治疗的特点可减少输血不易感染减少正常组织损伤无法引入细菌和造成对组织的机械损伤凝血消毒不与组织接触有选择性光与组织相互作用共振作用：激光的分子吸收激光诱导组织加热激光诱导光化学激光诱导荧光非共振作用：弹性散射Raman散射组织组织分子的吸收对光传播的影响入射反射激光激光组织透射吸收散射激光组织吸收系数小大透射特征分子和生物组织的吸收生物组织分子的吸收特点组织中，吸收系数和散射系数与光波长等有关。吸收越强，穿透深度越小。水在UV和IR有两个吸收带，在UV蛋白质和核酸有强吸收，血色素在6

3、00nm以上吸收很弱，表皮中的黑色素在IR波段吸收较弱。4.在600－1300nm，组织有较好的组织穿透性质，波长越大，穿透越深，在1000nm处，近似透明。温度与组织的关系及作用37－44°C，细胞中酶和电活性将遭到破坏；60°C，蛋白质变性；100°C，细胞由于细胞液的沸腾而破裂；200°C，将发生炭化反应。炭化反应：止血及组织外科手术用于胸外，皮肤手术及一般手术。用于激光外科的激光器特点及比较激光器使用波长功率吸收介质穿透深度CO2激光器10.6μm20－40W水和蛋白质0.1mmAr离子激光器488nm5－20W黑色素1mm51

4、5nmNd:YAG激光器1.06μm20-100W4mm准分子激光器UV水激光诱导组织加热－激光外科激光诱导组织加热：电磁辐射能量对热能的转化核间距R激光激发能级能量无辐射跃迁激光利用激光外科治疗的病症角膜外科手术－近似眼和远视眼血管肉瘤视网膜焊接先天性胎痔痦子直肠息肉痔疮瘤子人体上突出病变直接治疗准分子激光Ar离子激光CO2激光器Nd:YAG激光器光动力治疗恶性肿瘤国家：加拿大、美国、日本、荷兰、德国、法国、英国、芬兰、冰岛、丹麦、意大利肿瘤：膀胱癌、肺癌、食管癌、胃癌、宫颈癌(各国批准应用的肿瘤种类或病期有所不同）光动力作用的基本要

5、素光敏剂激发光分子氧肿瘤光动力疗法(PDT)基本方法与结果静脉注射光敏剂24～48小时后对肿瘤部位进行照光光照射后1～2日内肿瘤出现坏死、出血等杀伤效果，深度约数毫米PDT治疗后数周内缺损部位逐渐愈合临床上通用的光敏剂血卟啉衍生物HematoporphyrinDerivative，HpD商品名：光卟啉Photofrin（Porfimersodium)血红素，去掉中央的铁原子就成了血卟啉,修饰不同的侧链，形成血卟啉衍生物。新光敏剂举例卟啉类:BPD-A(加、美)，HMME(中)Photogem(扶特健，俄）叶绿素类:MACE(NP-e6)

6、(美、日)CPD4(从蚕砂制备，中)二氢卟吩类：m-THPC(瑞士)红紫素类：SnET2(美)酞菁类：CGP55647(意、瑞士）竹红菌素类：hypocrellineA、hypocrellineB（中）δ-氨基酮戊酸（ALA)（美、欧等）其他：LutetiumTexaphyrin等可见光紫外光红外光临床光动力治疗的光源非激光灯光、阳光、发光二极管激光氩离子泵浦染料激光、铜蒸汽泵浦染料激光金蒸汽激光氦氖激光准分子激光泵浦染料激光固体激光：Nd:YAG倍频激光、钛蓝宝石激光、紫翠玉激光半导体激光利用内窥镜的光动力学治疗光动力反应光子＋光敏剂

7、＋氧单态氧、其它活性氧分子、自由基单态氧攻击生物大分子细胞与组织的损伤死亡单态氧化学性质非常活泼寿命极短：细胞内常以纳秒计扩散距离：＜0.1μm单态氧作用的靶分子氨基酸（蛋白）色氨酸tryptophan苯丙氨酸phenylalanine组氨酸histidine蛋氨酸methionine半胱氨酸cysteine不饱和脂肪酸核酸(DNA,RNA)鸟嘌呤guanine光动力杀伤肿瘤的体内作用机理直接杀伤肿瘤细胞破坏微血管、局部微循环障碍（血管内皮细胞、血小板）局部与全身免疫反应，强化对肿瘤细胞的杀伤作用，维持长期效应，减少复发机会光动力治疗的

8、临床应用各种组织学类型的恶性肿瘤鳞癌腺癌移行细胞癌基底细胞癌软组织肉瘤(深色的黑色素瘤)光纤早期癌光动力治疗的临床应用早期癌与癌前病变可获得根治晚期癌光动力治疗进展期癌解除或缓解梗阻其他治疗后的复发或残留缩