激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用資料

1、激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用分為兩大類：激光診斷與激光治療，前者是以激光作為信息載體，后者則以激光作為能量載體。多年來(lái)，激光技術(shù)已成為臨床治療的有效手段，也成為發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷的關(guān)鍵技術(shù)。它解決了醫(yī)學(xué)中的許多難題，為醫(yī)學(xué)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。現(xiàn)在，在基礎(chǔ)研究、新技術(shù)開發(fā)以及新設(shè)備研制和生產(chǎn)等諸多方面都保持持續(xù)的、強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。當(dāng)前激光醫(yī)學(xué)的出色應(yīng)用研究主要表現(xiàn)在以下方面：光動(dòng)力療法治癌；激光治療心血管疾病；準(zhǔn)分子激光角膜成形術(shù)；激光治療前列腺良性增生；

2、激光美容術(shù)；激光纖維內(nèi)窺鏡手術(shù)；激光腹腔鏡手術(shù)；激光胸腔鏡手術(shù)；激光關(guān)節(jié)鏡手術(shù)；激光碎石術(shù)；激光外科手術(shù)；激光在吻合術(shù)上的應(yīng)用；激光在口腔、頜面外科及牙科方面的應(yīng)用；弱激光療法等。,第十二章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,1、臨床上激光的用途不外乎切割、分離；汽化、融解；燒灼、止血；凝固、封閉；壓電碎石；局部照射等，這些治療種類就是利用激光對(duì)生物體的光熱作用、壓電作用和光化學(xué)作用。,一、 激光臨床治療的種類與現(xiàn)狀,2、 激光在焦平面上的光點(diǎn)最小，

3、激光能量最集中。激光束經(jīng)聚焦后形成極小的光點(diǎn)，由于能量或功率的高度集中，人們把它當(dāng)作手術(shù)刀用來(lái)切割組織。激光的高溫還起了殺菌的作用。,3、高功率輸出的二氧化碳激光，光點(diǎn)具有200攝氏度以上的高溫和一定的壓強(qiáng)，不但能熔融而且具有極強(qiáng)的穿透破壞作用。激光的光點(diǎn)聚焦后異常細(xì)小的組織可以極精確地消除。,4.激光經(jīng)過聚焦后會(huì)產(chǎn)生極大的功率密度，是一種很好的燒灼工具。,5.激光止血效果也很令人滿意，激光止血方法比目前所應(yīng)用的電烙法快60倍，失血量大

4、大減少。,6.激光是非常可靠的黏著工具，眼科利用激光凝結(jié)視網(wǎng)膜剝離癥和眼內(nèi)封閉止血已經(jīng)有幾十年的歷史。,第一節(jié) 激光臨床應(yīng)用,激光治療是適當(dāng)?shù)卣{(diào)整照射條件,在不損壞正常組織的情況下,有選擇地破壞病變組織的治療方法。痔的種類和部位（深度）不同時(shí)，激光照射條件也大不一樣，因此治療前準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷是很重要的問題。下圖所示為皮膚組織。,二、 激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用,皮膚的斷面構(gòu)造示意圖,1.、眼底治療,三、 激光在眼科中的應(yīng)用,眼的

5、構(gòu)造,眼睛中光的聚光特性示意圖,激光眼科手術(shù)原理,激光眼科手術(shù),2、近視治療中的應(yīng)用,激光角膜手術(shù)的示意圖,治療近視是利用燒蝕對(duì)角膜表面進(jìn)行精密加工，控制折光率（矯正）的過程。如圖所示為采用激光角膜手術(shù)的示意圖。,目前近視矯正有對(duì)角膜表面進(jìn)行二維切削手術(shù)使其曲率半徑增大（作成平坦的）的PRK（photorefractive keratectomy）方法和將角膜表面放射狀切開的RK(radial keratotomy)方法兩種。但目前以副

6、作用小的PRK方法為主流。光源一般采用能得到高質(zhì)量燒蝕表面的193nmArF準(zhǔn)分子激光器。,1、1986年首先報(bào)道了激光前列腺切除術(shù)，但真正廣泛的應(yīng)用是在1990年后角度光導(dǎo)纖維的發(fā)明后。自此，各種光導(dǎo)纖維和激光設(shè)備都被嘗試用來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)手術(shù)。最常用的激光是Nd：YAG激光，當(dāng)然其他激光如KTP:YAG激光、半導(dǎo)體二極管激光和最近的Ho：YAG激光都可用來(lái)治療BPH。,四、激光在泌尿外科中的應(yīng)用,2.有以下三種技術(shù)用來(lái)切除前列腺,（1）經(jīng)

7、尿道激光誘導(dǎo)的前列腺切除術(shù)（Transurethral laser-induced prostatectomy,TULIP）,（2）直視下激光前列腺消融術(shù)（Visual laser ablation of the prostate,VLAP）,（3）間質(zhì)內(nèi)凝固（Interstitial coagulation ,ILC）,該方法使用特殊的光導(dǎo)纖維，能夠反復(fù)、直接地刺入前列腺，照射后能夠產(chǎn)生大范圍的凝固性的壞死及其后的萎縮，而且組織不會(huì)發(fā)

8、生腐爛現(xiàn)象,使用側(cè)面發(fā)射光導(dǎo)纖維，以造成有效的凝固性壞死和組織汽化。Nd：YAG激光通過幾種不同的光導(dǎo)纖維傳送均有報(bào)道。UrolaseTM是目前使用和評(píng)價(jià)最多的非接觸性纖維，它能夠在預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上通過照射造成組織的凝固。,該系統(tǒng)包括經(jīng)尿道進(jìn)入的激光探針(偏屈的光束可以達(dá)到90°)，一個(gè)7.5MHz適時(shí)超聲換能器以及一個(gè)Nd：YAG激光發(fā)生器。,目前，激光在耳鼻喉科領(lǐng)域的研究，主要包括兩個(gè)方面：內(nèi)耳耳蝸方面的顯微外科和氣管激光手

9、術(shù)。,五、激光在耳鼻喉科中的應(yīng)用,1、在影像學(xué)設(shè)施的導(dǎo)引下，通過經(jīng)皮穿刺針將置于其內(nèi)的光導(dǎo)纖維送到實(shí)質(zhì)性器官的病損中心，并通過此設(shè)備傳導(dǎo)激光。本治療方法成功的關(guān)鍵在于將光導(dǎo)纖維放置到正確的部位，恰到好處地將治療的部位和所使用激光造成壞死的程度進(jìn)行嚴(yán)格匹配，并確認(rèn)正常和不正常的區(qū)域都能夠安全地愈合。所以整個(gè)過程取決于顯像。,六、最新的技術(shù)－間質(zhì)激光光凝術(shù),2、乳房癌是一種潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。最吸引人的是，對(duì)于小的乳房癌使用間質(zhì)激光光凝技術(shù)可以

10、取代腫塊切除術(shù)，這樣不會(huì)留下疤痕或者外觀畸形，同時(shí)因?yàn)榉椒ê?jiǎn)單，可以作為門診手術(shù)在局麻下進(jìn)行。,3、間質(zhì)激光光凝術(shù)主要應(yīng)用于任何實(shí)質(zhì)性器官的明確定性的病損，而且該技術(shù)可以被良好地定位，對(duì)于周圍正常組織也沒有任何不良損害。,,,,2.使用的光敏感性物質(zhì)有血卟啉衍生物（HpD），如圖所示，它在紫外域上具有稱為Soret帶的強(qiáng)的吸收帶，又在可見域中具有稱為Q帶的弱的吸收帶。,光敏感物質(zhì)(血卟啉衍生物（HpD）的吸收光譜,七、光動(dòng)力學(xué)治療,1.

11、某些光敏感性物質(zhì)具有腫瘤親和性，因此給癌癥患者靜脈注射這種光敏感性物質(zhì)，經(jīng)一定時(shí)間后，在病變部位照射激光?？梢杂羞x擇地破壞癌癥細(xì)胞，這種方法稱為光動(dòng)力治療（PDT:photodynamic therapy）或光化學(xué)治療,光動(dòng)力治療的反應(yīng)機(jī)制的示意圖,激光手術(shù)刀,將激光光束能量集中在一塊微小區(qū)域，可產(chǎn)生高熱，能切割金屬或割除身體上的痣、息肉、腫瘤等,激光針灸,以激光光束取代傳統(tǒng)金屬刺針，插入穴位可治療疾病、疼痛等 激光光照

12、射人體皮膚后，經(jīng)由電磁效應(yīng)或光化學(xué)作用，會(huì)刺激淺層皮膚內(nèi)種種生理及代謝反應(yīng)，例如血管擴(kuò)張、去氧核糖核酸（DNA）合成增加、膠原組織增生、免疫功能增進(jìn)等,激光美容治療是利用激光的選擇性吸收原理. 研究表明,針對(duì)不同的色素性病變組織,只要選擇合適的激光能量、照射時(shí)間、功率密度等參數(shù)都可以使病變組織達(dá)到有效的治療效果. 激光美容目前的焦點(diǎn)集中在色素性病變、血管性病變、除皺、減肥及激光脫毛等. 其中,治療色素性病變需用短脈沖激光器,治療血管性病

13、變需用長(zhǎng)脈沖激光器,除皺則需用超短脈沖CO2 激光器,減肥須使用半導(dǎo)體激光器. 由于激光美容具有非侵害性、術(shù)后恢復(fù)快、效果好等特點(diǎn),目前正逐漸被人們所接受.,激光美容,一、激光生物光譜,基本原理：激光吸收光譜,應(yīng)用實(shí)例：,代謝功能測(cè)量，熒光光譜診斷病變,二、光學(xué)CT（Optical Computed Tomography),光學(xué)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù),三、激光共焦顯微鏡,OCT（Optical Coherence Tomography)技

14、術(shù)，光學(xué)相干層析術(shù),第二節(jié) 激光在生物體檢測(cè)及診斷中的應(yīng)用,激光全息診斷,以往的CT 或MR 檢查只能獲得有關(guān)人體某一部位的二維圖像,既使使用標(biāo)準(zhǔn)軟件使之變成三維透視圖,也要受平面顯示的限制. 但采用激光全息技術(shù)則可將所有數(shù)據(jù)都顯示出來(lái),使之變成三維圖像. 將CT 或MR片投影到離全息片一定距離的屏幕上,第一片被投影時(shí),用Nd:YAG 激光器照射,將全息圖記錄在膠片上. 然后,將屏幕移動(dòng)一定距離,再將第二片投影產(chǎn)生的全息圖疊加在第一個(gè)全

15、息圖上,多次重復(fù)疊加,就相當(dāng)于在同一底片上進(jìn)行多次曝光,這樣,全息圖可將深度和曝光強(qiáng)度的信息也包括在內(nèi),一個(gè)全息圖有時(shí)需要曝光200 多次. 三維全息照片得到之后,再通過激光照射就可得到一個(gè)三維全息立體圖像。,激光掃描共焦顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用,The techniques and application of Confocal Laser Scanning Microscopy,,一、激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),人眼分辨率：0

16、.2mm光學(xué)顯微鏡分辨率：0.25μm電子顯微鏡分辨率：0.2nm共焦顯微鏡分辨率：0.18μm,二、原理:,Confocal 利用放置在光源后的照明針孔和放置在檢測(cè)器前的探測(cè)針孔實(shí)現(xiàn)點(diǎn)照明和點(diǎn)探測(cè)，來(lái)自光源的光通過照明針孔發(fā)射出的光聚焦在樣品焦平面的某個(gè)點(diǎn)上，該點(diǎn)所發(fā)射的熒光成像在探測(cè)針孔上，該點(diǎn)以外的任何發(fā)射光均被探測(cè)針孔阻擋。照明針孔與探測(cè)針孔對(duì)被照射點(diǎn)或被探測(cè)點(diǎn)來(lái)說是共軛的，因此被探測(cè)點(diǎn)即共焦點(diǎn)，被探測(cè)點(diǎn)所在的平面

17、即共焦平面。計(jì)算機(jī)以像點(diǎn)的方式將被探測(cè)點(diǎn)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，為了產(chǎn)生一幅完整的圖像，由光路中的掃描系統(tǒng)在樣品焦平面上掃描，從而產(chǎn)生一幅完整的共焦圖像。只要載物臺(tái)沿著Z軸上下移動(dòng)，將樣品新的一個(gè)層面移動(dòng)到共焦平面上，樣品的新層面又成像在顯示器上，隨著Z軸的不斷移動(dòng)，就可得到樣品不同層面連續(xù)的光切圖像 。,激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),激光掃描共焦顯微鏡技術(shù),Confocal Principle,每一幅焦平面圖像實(shí)際上是標(biāo)本的光學(xué)橫切面，

18、這個(gè)光學(xué)橫短面總是有一定厚度的，又稱為光學(xué)薄片。由于焦點(diǎn)處的光強(qiáng)遠(yuǎn)大于非焦點(diǎn)處的光強(qiáng)，而且非焦平面光被針孔濾去，因此共聚焦系統(tǒng)的景深近似為零，沿Z軸方向的掃描可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)斷層掃描，形成待觀察樣品聚焦光斑處二維的光學(xué)切片。把X-Y平面（焦平面）掃描與Z軸（光軸）掃描相結(jié)合，通過累加連續(xù)層次的二維圖像，經(jīng)過專門的計(jì)算機(jī)軟件處理，可以獲得樣品的三維圖像。,三、共焦顯微鏡與傳統(tǒng)顯微鏡的區(qū)別,1、抑制圖像的模糊，獲得清晰的圖像,2、具有更高的軸向

19、分辨率，并可獲取連續(xù)光學(xué)切片,3、增加側(cè)向分辨率,（1）,（2）,（3）,4、由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)掃描去除了雜散光的影響,（4）,四、激光掃描共焦顯微鏡的設(shè)計(jì)特點(diǎn):,1、點(diǎn)照明2、具有照明pinhole和探測(cè)pinhole3、照明pinhole和探測(cè)pinhole共軛(共焦), 共焦點(diǎn) 即被探測(cè)點(diǎn)，被探測(cè)點(diǎn)所在的平面為共焦平面4、具有掃描系統(tǒng)—— 逐點(diǎn)掃描成像 5、具有多個(gè)（四個(gè)） 熒光通道，可同時(shí)探測(cè)多個(gè)被標(biāo)記物,五、激光器

20、 Ar激光器: 458nm, 476nm, 488nm, 514nm GreNe : 543nm; HeNe: 633nm Ar激光器(UV): 361nm,六、激光掃描共焦顯微鏡應(yīng)用,1、定位、定量（1）、免疫熒光標(biāo)記（單標(biāo)、雙標(biāo)或三 標(biāo)）的定位、定量：如：細(xì)胞膜受體或抗原的分布，微絲、微管的分布、 兩種或三種蛋白的共存與共定位、蛋白與細(xì)胞器的共定位、核轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)位和干細(xì)胞的增值、分化（2）、細(xì)胞凋亡: Anne

21、xinV-fitc + PI 末端原位雜交-fitc + PI（3）、熒光原位雜交： 染色體基因定位,2、動(dòng)態(tài)測(cè)量（1）、 活細(xì)胞或組織內(nèi)游離Ca2+分布和濃度的變化測(cè)量(Mg2+ 、Zn+ 、Na+ 、K+)（2）自由基的檢測(cè)（3）藥物進(jìn)入細(xì)胞的動(dòng)態(tài)過程、定位分布及定量 （4）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)位,（5）活細(xì)胞內(nèi)H+濃度（ pH值）的測(cè)量（6）線粒體膜電位的測(cè)量（7）熒光漂白恢復(fù)（F