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1、研究生课程论文学生姓名：卿前军学号：20141100053学院：理学院专业年级：2014级生物物理学课程名称：生物光子学导论论文名称：激光技术在生物医学的应用任课教师：罗勇锋2015年01月激光技术在生物医学的应用卿前军指导教师：罗勇锋摘要：激光技术就是各个领域应用激光而产生的一系列技术，激光技术在军事、医疗、信息及工业等重要领域中所占比重非常大，随着不断的发展，其应用范围还会不断扩大。本文主要介绍激光技术在生物医学上的应用，尤其介绍飞秒激光在生物学领域的应用关键词：激光技术；生物医学；飞秒激光；激光医学；强激光;弱激光；激光诊断；背景：当前,随着高新科技的迅猛发展,激光技术在各
2、个领域都有很重要的研究，激光技术本质上是多类学科和技术高度综合的产物，反过来它又促进了学科自身的发展。激光学科已经在人类社会发展中发挥着不可替代的作用:激光科技已全面渗透到物理、化学、生物、医学、人类学、天文、地学、信息科学等大量基础交叉学科领域中,在基础科学创新中发挥着不可替代的作用;激光在世界各国国民经济发展的众多环节中,取代原有技术,在实现国际经济发展模式转型的过程中发挥着不可替代的作用;1917年，爱因斯坦发表了《辐射的量子理论》,文中提出了受激辐射的概念,奠定了激光的理论基础[1]。1960年，诞生了世界上第一台激光器,开创了激光新技术革命,1961年激光器首次应用于临
3、床,此后激光技术逐步应用于医学各领域,其发展经历了60年代基础研究、70年代临床研究应用、80年代激光医学学科形成和以后的发展几个阶段。1981年，世界卫生组织将激光医学列为医学的一门新学科。激光医学是专门用激光技术来研究、诊断和治疗疾病的学科,激光医学在临床应用范围广,精确性高,副作用小,是临床治疗某些疾病的理想方法,在医学科学和临床实践中起着越来越重要的作用[2]。1激光技术在生物医学上的应用激光在生物医学中的应用的学科简称激光医学，是20世纪80年代形成的一门边缘学科，即医学与现代科学技术激光10相结合的学科。激光医学的内容包括激光医疗、激光诊断、激光生物作用的基础研究、医
4、用激光器的研制等[3]。这里主要分析激光医疗和激光诊断的应用。1.1激光医疗激光医疗大致分为激光手术治疗和激光非手术治疗两种：（1）用于手术治疗的激光称为“强激光”（PowerfulLaser），定义是：直接造成组织不可逆损伤的激光。这种激光功率较高，强度较大，聚焦成“光刀”后可对机体进行切割、汽化、凝固等手术，还可通过光纤导入腔内进行手术，无需开胸切腹。激光手术的特点是：不出血或出血少，手术视野干净，手术时激光可以封闭小血管，伤口不易感染，可以在感染区手术，如适用于烧伤切痂手术。激光还可做精微的显微手术等。（1.1）“强激光”中的最前沿的应用是飞秒激光在生物学领域的应用，所谓飞
5、秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是千分之一万亿秒，就是因为这个特点，因而，可以在生物学领域有较为广泛的应用，例如在治疗近视眼方面，以及在生物成像方面，将飞秒激光应用于生物样品成像，主要是通过多光子荧光显微镜来实现。多光子荧光显微镜与传统的共聚焦显微镜相比，其优势有：A.穿透深度深。大多数细胞在700~1100nm波长范围内吸收系数小，散射系数也小，因而几乎是透明的。传统的光学成像技术主要利用穿透深度浅的紫外和可见光。多光子荧光显微镜所用的恰好是波长在红外波段(700~1100nm)的飞秒激光。这些在红外波段透明的细胞可以承受极高的光强而没有
6、热损伤。这使得荧光的多光子激发成为可能。B.分辨率高。将它用于活细胞组织的显微成像，可以得到超高的时间和空间分辨率。飞秒激光的脉冲宽度为飞秒量级，在这极短的时间内，可以看到很多过去无法观察到的超快运动。虽然飞秒激光的空间相干性不好，但是它的最大峰值功率极高，能够激发多光子吸收。多光子荧光显微镜就是利用这种非线性激发的荧光显微镜[3]。（1.2）“强激光”在前列腺手术中应用激光技术治疗良性前列腺增生症(benignprostatehyperplasia,BPH)始于1986年,随着激光器的不断出现及治疗技术的不断完善,激光治疗前列腺增生症的方法在20世纪90年代被广泛应用于临床。从
7、上世纪末至今,在短短十余年时间里,泌尿外科先后出现几种可供前列腺手术使用的新型激光器,10如钬激光、绿激光、铥激光、2微米激光等[4]。这里主要介绍一下2微米激光在良性前列腺增生的应用，以及２微米激光技术与等离子电切治疗良性前列腺增生疗效比较.[5][6]良性前列腺增生（BPH）为老年男性高发病，是泌尿系统最常见的疾病之一[7]，其发病率亦呈逐年上升趋势，且发病年龄提前。治疗方式包括口服药物和手术治疗两种，其中手术治疗的腔内微创手术中，等离子电切镜技术最为成熟[8]，此技术具有可
