章现代医学中应用1 ppt课件

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1、光与现代科技讲座第四章激光在现代医学中的应用2021/8/30光与现代科技讲座云南大学信息学院通信工程系宗容zongrong@ynu.edu.cn13700687824第四章激光在现代医学中的应用光与现代科技2021/8/30光与现代科技讲座第一章绪论2第二章光源与激光器2第三章光纤与光学传感技术4第四章激光在现代医学中的应用4第五章激光在军事技术中的应用4第六章激光在现代工业和加工中的应用4第七章光与信息技术4第八章光通信技术与网络6第九章光学成像、全息与显示技术2第十章光电集成与纳米技术22021/8/30第四

2、章激光在现代医学中的应用§4.1激光与生物体的相互作用4.1.1生物体的光学特性4.1.2激光对生物体的作用§4.2激光临床治疗4.2.1激光治疗的种类4.2.2激光眼科治疗4.2.3皮肤科及整形外科激光治疗4.2.4光化学治疗4.2.5激光在泌尿外科的应用4.2.6激光在耳鼻喉科的应用4.2.7间质激光光凝术§4.3激光在生物体检测及诊断中的应用4.3.1激光生物体光谱测量及诊断4.3.2激光断层摄影4.3.3激光显微镜4.3.4视网膜检测中的自适应光学技术4.3.5人眼视力CCD测量技术§4.4医用激光装置§4

3、.5医用光纤4.5.1实心光纤4.5.2空心光纤4.5.3成像光纤束（内窥镜）§4.6国内外激光医疗技术的现状2021/8/30激光医学的发展激光医学是激光技术和医学相结合的一门新兴的边缘学科。1960年，Maiman发明第一台红宝石激光器，1961年，Campbell首先将红宝石激光用于眼科的治疗，从此开始了激光在医学临床的应用。1963年，Goldman将其应用于皮肤科学。同时，值得关注的是二氧化碳激光器的作为光学手术刀的出现，逐渐在医学临床的各学科确立了自己的地位。1970年，Nath发明了光导纤维，到197

4、3年通过内镜技术成功地将激光导入动物的胃肠道，自此实现了无创导入技术的飞速发展。1976年，Hofstetter首先将激光用于泌尿外科。随着血卟啉及其衍生物在1960年被发现，Diamond在1972年首先将这种物质用于光动力学治疗。2021/8/30激光医学的应用在医学领域中，激光的应用范围非常广泛，不仅在临床上激光作为一种技术手段，被各临床学科用于疾病的诊断和治疗，而且在基础医学中的细胞水平的操作和生物学领域中激光技术也占有重要地位。另外，还可以利用激光显微加工技术制造医用微型仪器和利用光造形技术进行生物体模型

5、制造(光敏树脂固化快速成形——SLARP)等领域。再者，利用全息的生物体信息的记录及医疗信息光通信等与信息工程有关的领域，从广义来讲，也属于激光在医学中的应用。本章主要对医学临床，重点是激光对诊断和治疗领域中的应用进行论述。2021/8/30§4.1激光与生物体的相互作用4.1.1生物体的光学特性1．吸收和散射2.光渗透长度4.1.2激光对生物体的作用优点2021/8/304.1.1生物体的光学特性1．吸收和散射对生物体入射光强度为I0的单色平行光，若生物体是均匀的吸收体，则在入射深度x处的光强度I，由朗伯一贝尔(

6、Lambert-Beer)给出了以下关系式：α0为吸收系数，但是，由于生物体对光是很强的散射体，因此生物体内光的衰减不仅由于吸收，而且取决于散射的影响。在不能忽略散射的条件下，上式可用衰减系数αt，和散射系数αs改写为：2021/8/30若考虑生物体表面的光反射(菲涅耳反射)，其反射率为R，则上两式的右边应乘以(1-R)。激光在测量、诊断中应用时如何处理散射的影响，对于光学计算机断层术这是很重要的问题。图4-1生物体中的光衰减2021/8/30如图4-2(a)所示，单一微粒所引起的光散射在所有方向上都存在。当散射角

7、小于90。时称为前向散射，大于90。时为后向散射。散射光对角度的依赖性可近似地以各向异性散射参数g来描述，g=-1时为纯向后散射(散射角130。)，g=+1时为纯向前散射(散射角为0。)，g=0时表示各向同性散射。一般在生物体组织中g=0.8～0.97，显示出很强的前向散射特性。如图4-2(b)所示的多重散射时(反复多次散射)，光在生物体内扩散，变得近似于各向同性散射。这样，光在其扩散的范围内与生物体发生相互作用，从而光能被吸收后转换成热量，或激励生物体分子感应出荧光和磷光。图4-2生物体中散射光的特性2021/8

8、/30图4-3所示为这些过程的模型。实际上生物体是大小各不相同的组织、器官所组成的不均质且多成分的系统，因此，如上两式的简单描述只能在限定的条件下使用。生物体的主成分是水，此外还有蛋白质、脂肪、无机质等。皮肤、肌肉、内脏等软组织的水分约为70％。水对红外域有着很强的吸收，因此，若在这些软组织上照射红外光，则可以高效地把光能转换成热量。图4-3生物体与光的各种