激光医学生工课件.ppt

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光化学吸收定律,特定的光化反应要由特定波,长的光子来引发简言之：光化反应具有波长选择性引起光化反应的波谱范围通常是,红外激光以热效应为主；,紫外激光以光化效应为主例如：含有大量色素的黑色素瘤，能量密度,1000J/cm,2,，,严重破坏透明组织，能量密度,500060000J/cm,2,，,没有明显破坏光化致色素沉着作用光谱,光化杀菌作用光谱,光化合成维生素D作用光谱,60,100,0.2,80,40,0.3,0.4,波长(,m,m),20,相对值,光化效应作用光谱,光化杀菌,光化合成维生素D,色素沉着,最有效波长,非线性吸收,一个分子可能吸收多个光子的现象条件：强度大的激光束照射例如：的钕激光照射组织,光化学量子定律,任何原初光化反应中，每个,光子只和一个分子反应简言之：光化效应决定于光的总能量光化反应的类型,光致分解,光致氧化,将原来物质分解,成为更简单的物质如：紫外光照射H,2,S,凡激光致反应物失去电子,的过程光致聚合,光子很易将一些稳定的分子激发,成,自由基，可使之形成二聚体或三聚体等简单分子，也可促成链式反应形成大分子光致敏化,在光敏剂的参与下，由光照射到生物,组织而发生的一种化学反应。

另一类有氧参加，如光敏剂HpD（血卟啉衍生物）;,一类无氧参加，如补,骨,脂素，加365,nm,的激光照射可治疗白癜风或牛皮癣X,Y,Z,S),(X,Y,P,S),Photodynamic Therapy(PDT),是指某些生物染料，能被恶性肿瘤选择性吸收和滞留，在有O,2,条件下，接受波长与吸收峰相一致的光照射时，其光化效应破坏它所在的组织，这一系列化学反应过程，被称为光敏反应，利用这种效应治疗恶性肿瘤称为光动力学疗法单态氧的瞬时强烈氧化作用，使细胞质受到破坏光动力作用的要素,（1）基质 受作用的物质（主要生物物质：,（2）敏化剂 主要有血卟啉衍生物,（3）光源 主要有Ar,+,激光,（4）氧（O,2,）,是启动光动力作用的前提，,蛋白质、酶和核酸等）,各组织细胞中均含有光化作用的应用,（2）对各种不同组织类型恶性肿瘤都起作用；,用光动力学作用治疗恶性肿瘤、皮肤鲜红斑痣、,消除血制品中的病毒等1）有选择性破坏恶性肿瘤细胞，对正常细胞损,PDT,治癌的优点,（3）位于体表或内镜可以到达的内腔表浅恶性肿,伤小，或无损伤;,瘤、散在分布或复发性小肿瘤均可作根治；,（二）压力和冲击波效应,一次压强,直接由光子碰撞引起的光压。

二次压强,激光作用生物组织后继发作用而产生的一系列压强光致压强作用,阳光对地球上一个黑点的光压是,能量密度为 1J/cm,2,、脉宽为 的激光束的光压是,气流反冲压,生物组织表面受激光照射引起汽化,内部气化压,时产生的压强能量密度为 1J/cm,2,、脉宽为 的激光束照射组织产生的反冲压是,激光聚焦于生物组织内部引起汽化,时产生的压强多发生于眼球和头颅这些密闭的腔内产生瞬时汽化压高达 200 多个,atm,膨胀超声压,强激光照射生物组织后，温度迅速,上升，形成气化，体积膨胀，在其边缘产生超声,频率的弹性振动波能量密度为 1J/cm,2,、脉宽为 的调Q激光束，可产生超声压强,电致伸缩压,激光是电磁波，照射到生物组织上,时可产生极化应力，应力引起电致伸缩压能量密度为 2J/cm,2,、脉宽为 的钕玻璃锁模激光照射，电致伸缩压可达,等离子体膨胀产生压强,高功率密度的脉冲激光,照射生物组织，可形成等离子体等离子体(,Plasma,)：,分子、原子发生电离作用，,形成等量电子和离子的电中性的集合体宇宙中90物质处于等离子体态,天然等离子体存在于远离人群的地方，如,闪电,、,极光,等等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的,电离层,、日地空间的,太阳风,、,太阳日冕,、,星云及星团,，毫无例外的都是等离子体。

日常生活中：,日光灯、电弧、等离子体显示屏等,激光,靶组织的分子或原子发生电离作用,等离子体形成,微小爆炸,冲击波,声波,机械扩张作用，组织裂解,等离子体强烈吸收入射激光，引起它本身迅速膨胀，形成冲击波产生的压强或等离子体形成空腔崩溃产生的压强等离子体具有气体的机械性和金属的导电性Fox 等用100J宽脉冲红宝石激光束照射鼷鼠头部，有头盖与去头盖的鼷鼠作比较Fine等用红宝石激光束照射小鼠头部压力效应的特点,它所引起的组织损伤可远离,直接照射部位激光照射腹部可在腹内深部产生损害在造成视网膜损伤上，激光器的有效性：,锁膜激光器,Q开关激光器,脉冲激光器,连续激光器,光致压强作用的应用,青光眼的前房角打孔、激光碎石术注意：压强可以使肿瘤碎屑发生飞溅，有些溅落在 2.4 米以外还存活三）电磁场效应,产生光学谐波,生命过程中物质的物理状态很,大程度上是液晶态，所有显示旋光性的有机物其,分子结构都是不对称的，在强脉冲激光作用下，可使生物组织产生光学谐波当激光功率密度,10,8,W/cm,2,，,高强度电场(10,10,V/cm,2,)作用下可,自由基形成,以产生自由基即带电基团当强电场激光束作用于生物组织,受激拉曼散射,受激布里渊散射,时，拉曼散射光突然变强，光谱变窄，出现受激辐射的特点。

特点：相干光作用：被色素颗粒吸收可引起热损伤还可导致细胞损伤生物分子在激光束的强电场,作用下导致电致伸缩，使生物物质密度发生变化，形成弹性波入射激光被此弹性波散射，产生很强相干散射光的过程激光功率密度达 10,10,10,15,W/cm,2,电击穿与等离子体产生,应用：粉碎结石作用：可致细胞破裂，从而产生水肿三、光致生物的刺激作用,光致生物刺激作用,第一、光致生物刺激作用机理,第二、光致生物刺激作用规律,第三、应用,（一）光致生物刺激作用机理,生物分子吸收光子,激光只有被生物分子吸收,生物刺激作用,生物分子吸收了激光的能量后,生物反应,对机体产生兴奋或抑制作用后才能引起刺激作用会发生能态的改变引起生物刺激作用所需的激光剂量,处于刺激阈值与损伤阈值之间的活性等使蛋白质合成活化、提高酶,（二）激光生物刺激作用规律,刺激效应的相变规律,激光的刺激作用有累积效应,A,激光刺激效应的相变规律,B,C,D,E,兴奋,剂量,抑制,疗效的抛物线规律,A,疗效,照射次数,B,C,弱激光疗效的抛物线规律,治疗需采用疗程间隔,（三）激光生物刺激作用的应用,激光理疗对组织进行离焦照射,刺激机体产生一系列的应答反应、起到调节增强或抑制的作用，不造成生物组织不可逆的损伤。

若将激光不予聚焦，而进行散射当散射到适当距离时，再进行照射，这种方法适用于治疗下肢溃疡，慢性鼻炎等,He-Ne 激光,麦粒肿、睑缘炎、黄斑出血、外耳道炎、耳软骨膜炎、慢性鼻炎、过敏性鼻炎、腮腺炎、三叉神经痛、慢性前列腺炎、骨折、慢性盆腔炎等适应于慢性、亚急性炎症的治疗腰肌劳损、肩关节周围炎、骨髓炎、风湿关节炎、支气管哮喘、慢性气管炎、神经性皮炎等CO,2,激光,激光针灸治疗对穴位进行照射,He-Ne 激光针、CO,2,激光针、其它激光针,激光针灸的优点：,无痛、无菌、无损伤、照射剂量可用照射时间来调节、仪器简单，操作方便临床表明，利用激光进行穴位照射，一方面给穴位以刺激，另一方面给穴位也输入一定的能量，故激光照射具有针刺和炙法洪的作用半导体激光器,Nd：YAG激光器,N,2,激光器,Ar,+,激光器,表浅镇痛,头痛,恶性肿瘤,截瘫,思 考 题,一、,选择题：,1.,一束激光从空气入射到角膜组织时，发 生折射入射角为 ，下列选项中哪个角度 可能是折射角,2.,一生物组织的光漫反照率 ，它的吸收和散射系数分别为 ，下列哪个选项是正确的,3.,朗伯定律描述的是由于下列哪一项造成的光强的损失,4.,如果,g,是各向异性系数，那么下列哪一项代表了各向同性散射的特征,5.,流式细胞仪的英文简称是,6.,下列哪一种仪器被人们称为显微“CT”,7.,在生物组织中，若吸收系数和散射系数相等，则光漫反照射率,a,=（）,8.,如果以超短激光脉冲照射生物组织体，其中哪一种光是完全非相干光,9.,吸收和散射同时存在的介质称为,。