激光在医学中的应用资料

激光在医学上的应用分为两大类：激光诊断与激光治疗，前者是以激光作为信息载体，后者则以激光作为能量载体。多年来，激光技术已成为临床治疗的有效手段，也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题，为医学的发展做出了贡献。现在，在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。当前激光医学的出色应用研究主要表现在以下方面：光动力疗法治癌；激光治疗心血管疾病；准分子激光角膜成形术；激光治疗前列腺良性增生；激光美容术；激光纤维内窥镜手术；激光腹腔镜手术；激光胸腔镜手术；激光关节镜手术；激光碎石术；激光外科手术；激光在吻合术上的应用；激光在口腔、颌面外科及牙科方面的应用；弱激光疗法等。第十二章激光在医学中的应用1、临床上激光的用途不外乎切割、分离；汽化、融解；烧灼、止血；凝固、封闭；压电碎石；局部照射等，这些治疗种类就是利用激光对生物体的光热作用、压电作用和光化学作用。一、激光临床治疗的种类与现状2、激光在焦平面上的光点最小，激光能量最集中。激光束经聚焦后形成极小的光点，由于能量或功率的高度集中，人们把它当作手术刀用来切割组织。激光的高温还起了杀菌的作用。3、高功率输出的二氧化碳激光，光点具有200摄氏度以上的高温和一定的压强，不但能熔融而且具有极强的穿透破坏作用。激光的光点聚焦后异常细小的组织可以极精确地消除。4.激光经过聚焦后会产生极大的功率密度，是一种很好的烧灼工具。5.激光止血效果也很令人满意，激光止血方法比目前所应用的电烙法快60倍，失血量大大减少。6.激光是非常可靠的黏着工具，眼科利用激光凝结视网膜剥离症和眼内封闭止血已经有几十年的历史。第一节激光临床应用激光治疗是适当地调整照射条件,在不损坏正常组织的情况下,有选择地破坏病变组织的治疗方法。痔的种类和部位（深度）不同时，激光照射条件也大不一样，因此治疗前准确地进行诊断是很重要的问题。下图所示为皮肤组织。二、激光在皮肤科及整形外科领域中的应用皮肤的断面构造示意图1.、眼底治疗三、激光在眼科中的应用眼的构造眼睛中光的聚光特性示意图激光眼科手术原理激光眼科手术2、近视治疗中的应用激光角膜手术的示意图治疗近视是利用烧蚀对角膜表面进行精密加工，控制折光率（矫正）的过程。如图所示为采用激光角膜手术的示意图。目前近视矫正有对角膜表面进行二维切削手术使其曲率半径增大（作成平坦的）的PRK（photorefractivekeratectomy）方法和将角膜表面放射状切开的RK(radialkeratotomy)方法两种。但目前以副作用小的PRK方法为主流。光源一般采用能得到高质量烧蚀表面的193nmArF准分子激光器。1、1986年首先报道了激光前列腺切除术，但真正广泛的应用是在1990年后角度光导纤维的发明后。自此，各种光导纤维和激光设备都被尝试用来进行此项手术。最常用的激光是Nd：YAG激光，当然其他激光如KTP:YAG激光、半导体二极管激光和最近的Ho：YAG激光都可用来治疗BPH。四、激光在泌尿外科中的应用2.有以下三种技术用来切除前列腺（1）经尿道激光诱导的前列腺切除术（Transurethrallaser-inducedprostatectomy,TULIP）（2）直视下激光前列腺消融术（Visuallaserablationoftheprostate,VLAP）（3）间质内凝固（Interstitialcoagulation,ILC）该方法使用特殊的光导纤维，能够反复、直接地刺入前列腺，照射后能够产生大范围的凝固性的坏死及其后的萎缩，而且组织不会发生腐烂现象使用侧面发射光导纤维，以造成有效的凝固性坏死和组织汽化。Nd：YAG激光通过几种不同的光导纤维传送均有报道。UrolaseTM是目前使用和评价最多的非接触性纤维，它能够在预先设定的点上通过照射造成组织的凝固。该系统包括经尿道进入的激光探针(偏屈的光束可以达到90°)，一个7.5MHz适时超声换能器以及一个Nd：YAG激光发生器。目前，激光在耳鼻喉科领域的研究，主要包括两个方面：内耳耳蜗方面的显微外科和气管激光手术。五、激光在耳鼻喉科中的应用1、在影像学设施的导引下，通过经皮穿刺针将置于其内的光导纤维送到实质性器官的病损中心，并通过此设备传导激光。本治疗方法成功的关键在于将光导纤维放置到正确的部位，恰到好处地将治疗的部位和所使用激光造成坏死的程度进行严格匹配，并确认正常和不正常的区域都能够安全地愈合。所以整个过程取决于显像。六、最新的技术－间质激光光凝术2、乳房癌是一种潜在的应用领域。最吸引人的是，对于小的乳房癌使用间质激光光凝技术可以取代肿块切除术，这样不会留下疤痕或者外观畸形，同时因为方法简单，可以作为门诊手术在局麻下进行。3、间质激光光凝术主要应用于任何实质性器官的明确定性的病损，而且该技术可以被良好地定位，对于周围正常组织也没有任何不良损害。2.使用的光敏感性物质有血卟啉衍生物（HpD），如图所示，它在紫外域上具有称为Soret带的强的吸收带，又在可见域中具有称为Q带的弱的吸收带。光敏感物质(血卟啉衍生物（HpD）的吸收光谱七、光动力学治疗1.某些光敏感性物质具有肿瘤亲和性，因此给癌症患者静脉注射这种光敏感性物质，经一定时间后，在病变部位照射激光。可以有选择地破坏癌症细胞，这种方法称为光动力治疗（PDT:photodynamictherapy）或光化学治疗光动力治疗的反应机制的示意图激光手术刀將激光光束能量集中在一块微小区域，可产生高热，能切割金属或割除身体上的痣、息肉、肿瘤等激光針灸以激光光束取代传统金属刺針，插入穴位可治疗疾病、疼痛等激光光照射人体皮肤后，经由电磁效应或光化学作用，会刺激浅层皮肤內种种生理及代谢反应，例如血管扩张、去氧核糖核酸（DNA）合成增加、胶原组织增生、免疫功能增进等激光美容治疗是利用激光的选择性吸收原理.研究表明,针对不同的色素性病变组织,只要选择合适的激光能量、照射时间、功率密度等参数都可以使病变组织达到有效的治疗效果.激光美容目前的焦点集中在色素性病变、血管性病变、除皱、减肥及激光脱毛等.其中,治疗色素性病变需用短脉冲激光器,治疗血管性病变需用长脉冲激光器,除皱则需用超短脉冲CO2激光器,减肥须使用半导体激光器.由于激光美容具有非侵害性、术后恢复快、效果好等特点,目前正逐渐被人们所接受.激光美容一、激光生物光谱基本原理：激光吸收光谱应用实例：代谢功能测量，荧光光谱诊断病变二、光学CT（OpticalComputedTomography)光学计算机断层扫描技术三、激光共焦显微镜OCT（OpticalCoherenceTomography)技术，光学相干层析术第二节激光在生物体检测及诊断中的应用激光全息诊断以往的CT或MR检查只能获得有关人体某一部位的二维图像,既使使用标准软件使之变成三维透视图,也要受平面显示的限制.但采用激光全息技术则可将所有数据都显示出来,使之变成三维图像.将CT或MR片投影到离全息片一定距离的屏幕上,第一片被投影时,用Nd:YAG激光器照射,将全息图记录在胶片上.然后,将屏幕移动一定距离,再将第二片投影产生的全息图叠加在第一个全息图上,多次重复叠加,就相当于在同一底片上进行多次曝光,这样,全息图可将深度和曝光强度的信息也包括在内,一个全息图有时需要曝光200多次.三维全息照片得到之后,再通过激光照射就可得到一个三维全息立体图像。激光扫描共焦显微镜技术及应用ThetechniquesandapplicationofConfocalLaserScanningMicroscopy一、激光扫描共焦显微镜技术人眼分辨率：0.2mm光学显微镜分辨率：0.25μm电子显微镜分辨率：0.2nm共焦显微镜分辨率：0.18μm二、原理:Confocal利用放置在光源后的照明针孔和放置在检测器前的探测针孔实现点照明和点探测，来自光源的光通过照明针孔发射出的光聚焦在样品焦平面的某个点上，该点所发射的荧光成像在探测针孔上，该点以外的任何发射光均被探测针孔阻挡。照明针孔与探测针孔对被照射点或被探测点来说是共轭的，因此被探测点即共焦点，被探测点所在的平面即共焦平面。计算机以像点的方式将被探测点显示在计算机屏幕上，为了产生一幅完整的图像，由光路中的扫描系统在样品焦平面上扫描，从而产生一幅完整的共焦图像。只要载物台沿着Z轴上下移动，将样品新的一个层面移动到共焦平面上，样品的新层面又成像在显示器上，随着Z轴的不断移动，就可得到样品不同层面连续的光切图像。激光扫描共焦显微镜技术激光扫描共焦显微镜技术ConfocalPrinciple每一幅焦平面图像实际上是标本的光学横切面，这个光学横短面总是有一定厚度的，又称为光学薄片。由于焦点处的光强远大于非焦点处的光强，而且非焦平面光被针孔滤去，因此共聚焦系统的景深近似为零，沿Z轴方向的扫描可以实现光学断层扫描，形成待观察样品聚焦光斑处二维的光学切片。把X-Y平面（焦平面）扫描与Z轴（光轴）扫描相结合，通过累加连续层次的二维图像，经过专门的计算机软件处理，可以获得样品的三维图像。三、共焦显微镜与传统显微镜的区别1、抑制图像的模糊，获得清晰的图像2、具有更高的轴向分辨率，并可获取连续光学切片3、增加侧向分辨率d2alconventionconfocaldd（1）（2）（3）4、由于点对点扫描去除了杂散光的影响（4）四、激光扫描共焦显微镜的设计特点:1、点照明2、具有照明pinhole和探测pinhole3、照明pinhole和探测pinhole共轭(共焦),共焦点即被探测点，被探测点所在的平面为共焦平面4、具有扫描系统——逐点扫描成像5、具有多个（四个）荧光通道，可同时探测多个被标记物五、激光器Ar激光器:458nm,476nm,488nm,514nmGreNe:543nm;HeNe:633nmAr激光器(UV):361nm六、激光扫描共焦显微镜应用1、定位、定量（1）、免疫荧光标记（单标、双标或三标）的定位、定量：如：细胞膜受体或抗原的分布，微丝、微管的分布、两种或三种蛋白的共存与共定位、蛋白与细胞器的共定位、核转录因子转位和干细胞的增值、分化（2）、细胞凋亡:AnnexinV-fitc+PI末端原位杂交-fitc+PI（3）、荧光原位杂交：染色体基因定位2、动态测量（1）、活细胞或组织内游离Ca2+分布和浓度的变化测量(Mg2+、Zn+、Na+、K+)（2）自由基的检测（3）药物进入细胞的动态过程、定位分布及定量（4）蛋白质的转位（5）活细胞内H+浓度（pH值）的测量（6）线粒体膜电位的测量（7）荧光漂白恢复（FRAP）的测量（8）笼锁解笼锁的测量（9）荧光能量共振转移（FRET）的测量（10）其他应用细胞的断层图像人类胚胎