光电技术临床应用基础.ppt

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光电技术临床应用基础 1690年荷兰惠更斯在《光论》:光波动说 牛顿:微粒说 1864年麦克斯韦确认:光是电磁波 1905年爱因斯坦:光量子;光量子能量表达式 1920年代法国德布罗意创立物质波动学: 光具有波动性和微粒性 光的本质 光的本质 光的本质是电磁辐射,具有波粒二象性 电磁辐射波普 激光是怎么回事? 1916年爱因斯坦:受激辐射理论 20世纪40年代末,量子电子学诞生 1951年珀塞尔和庞德实验成功:粒子数反转 古尔德在1957年提出:“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)这个词 1960年美国物理学家梅曼在迈阿密的研究实验室里造出了“红宝石激光器” 1960年长春光机所成功造出了中国第一台激光器 激光器的构造图 激光的基本特性 高方向性:发散角小,气体>固体>半导体 高单色性:最好的是单纵模稳频气体激光器 高相干性:通过受激辐射产生的每个光子的运动状态都相同;时间相干性和空间相干性 高亮度:调Q>固体>气体 激光的生物效应 一、热效应: 光子能量转变成热能,表现为温度对生物组织的影响,促进代谢率、影响血液循环。 生物组织的各级热反应水平: 1、温热感觉:温度38-40℃,相当热敷,不会热损伤。 2、热致红斑:温度43-44℃,数秒出现红斑,数分钟有渗出物。 3、热致水泡:温度47-48℃,数秒有渗出物,表皮与真皮分离。 4、热致凝固:温度60-100℃,10S细胞凝固坏死,治疗血管瘤。 5、热致汽化:温度略高于100℃,可使组织液沸腾。 6、热致炭化:温度300-400℃,组织立刻发生干性坏死,炭化。 激光的生物效应 二、弱激光生物效应: 弱激光:激光照射不直接引起生物组织发生不可逆损伤。具有生物刺激作用,生物效应直接产生于辐射而不是热效应。可产生多种良性生物学效应。其特点: 1、兴奋或抑制:能量密度小表现为兴奋,反之,抑制。 2、累积作用:小剂量有累积,最终效应依赖激光总能量。 3、抛物线效应:照射次数有阈值,效应不随次数增加无限增大。刺激作用一般从第三次开始逐渐增强,到10-17次时达到最强,以后逐渐减弱,并可突变为抑制作用。 对免疫功能、血液循环、组织代谢、神经刺激等作用 激光的生物效应 三、光动力作用: 光动力疗法:在光敏剂的参与下,经过光激发使得有机体、细胞或生物分子发生功能及形态变化,从而使之受伤或坏死的一种作用。必须有氧的参与,故又称为光敏氧化作用。 光动力作用的三要素:光敏剂、光源、氧气。 光动力作用四种效应: 1、细胞性损伤:直接作用于亚细胞结构。 2、血管性损伤: 3、调节免疫功能: 4、诱发肿瘤细胞凋亡: 选择性光热作用原理 1983年Anderson和Parish在《Science》发表选择性光热作用理论: 不同的色素对不同波长的激光具有不同的吸收率, 不同波长激光在皮肤组织中的穿透性不同, 靶色基与周边正常组织对治疗激光的吸收率存在明显差异。 热弛豫时间(thermal relax time) 使用脉冲激光对皮肤色素性病变进行照射时,激光的脉宽必须短于靶色基的热弛豫时间,方能使靶色基在吸收光能量后受到破坏,并同时最大限度地保护周边正常组织。 热弛豫时间:靶色素在被激光照射后,温升释放一半所需要的时间。 如果温度散失50%的时间短于该靶组织的热弛豫时间,能量主要局限在靶组织内部,靶组织被快速加热与破坏。 如果温度散失50%的时间长于该靶组织的热弛豫时间,则该靶组织结构就将成为热能转换物,使热能大量向周边组织扩散,最终造成周围组织的损伤。 扩展的选择性光热作用 在脱毛和治疗血管病变时,脉宽要适度延长,使激光作用时间长于色基(毛囊或血红蛋白)的热弛豫时间,使色基在选择性光热作用的基础上成为热能转换物,将热量转递到周边组织,造成热损伤而取得疗效。 热损伤时间:导致整个靶组织包括色基和周围的靶组织冷却63%的时间。 组织对光的反应和激光剂量与参数 一、波长: 光入射到组织可以发生反射、折射、散射、吸收和透射,不同的组织对不同的波长光的反应均不一样,其中波长是最重要的因素。在临床应用时,首要问题是对激光波

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