【48812】医学光子技能分类及医学成像技能详解

　　技能分为两大类：光子确诊医学技能与光子医治医学技能，前者是以光子作为信息载体，后者则以光子作为能量载体。 现在，无论是光确诊仍是光医治技能，多以激光为光源。假如着眼于人体运用为方针，这两种技能则归属于激光医学范畴。激光医学是

　　激光光谱以其极高的光谱和时刻分辩率、活络度、精确度以及无损、安全、快速等长处而成为医学光子学的重要研讨范畴。跟着激光光谱技能在医学范畴运用研讨的深入展开，一门有展开的潜在才能和运用远景的“医学光谱学”逐步构成。

　　已对激光诱导生物安排自体荧光和药物荧光确诊动脉粥样斑块和恶性肿瘤进行了临床前的研讨。内容触及光敏剂的吸收谱、激起与发射荧光谱以及各种波长激光激起下正常安排与病变安排内源性荧光基团特征光谱等。在此根底上还研讨了用于癌瘤确诊和定位的实时荧光图画处理系统。

　　激光荧光光谱确诊肿瘤技能的研讨一向倍受注重，光谱查验法的活络度很高，如能找到肿瘤细胞的特征荧光峰，来确诊癌细胞的存在，则对肿瘤的前期确诊和医治将起巨大作用。但至今该技能在临床上无法独自作为癌细胞检测的依据，要害原因是没有找到癌细胞真实的特征荧光峰。现在人们所谓的特征荧光峰实际上仅仅卟啉分子的荧光峰。客观和科学地判别激光荧光光谱对肿瘤的确诊标准是十分必要的。

　　现在，某些癌瘤的药物荧光确诊已进入临床试用，自体荧光的运用尚处于探索之中。需求展开激光激起生物安排和细胞内物质的机理研讨，讨论激光诱发安排自体荧光与癌安排病理类型的相关性以及新式光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳激起波长等方面的研讨，以期取得极端安稳、牢靠的特征数据，为确诊技能的展开供给科学依据。

　　近年来，喇曼光谱技能运用于医学中已显示出它在活络度、分辩率、无损害等方面的优势，克服了荧光光谱技能区别病变安排是因为生物大分子荧光带较宽、易于堆叠对准确确诊带来的影响。现在，这一研讨范畴尚处于起步阶段，应赶紧展开以下研讨作业：其一，对重要医学物质的喇曼光谱进行研讨，并树立其光谱数据库(包含分子组分与结构相对应的活络特征谱线及其强度等);其二，研讨疾病的喇曼光谱，剖析从正常到病变过程中生物组分的改变与发病机理;其三，开发小型、高效、适用于体表与体内的医用喇曼光谱仪和确诊仪。

　　超快时刻分辩光谱比稳态光谱在技能上更活络、更客观和更具有挑选性。因而，将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学遭到广泛注重，其一，应展开超快时刻分辩荧光光谱技能，用于丈量生物安排及生物分子的荧光衰变时刻，剖析癌安排分子驰豫动力学性质等，为进一步研讨自体荧光法确诊恶性肿瘤供给根底数据;其二，应展开超快时刻分辩漫反射(透射)光谱技能。以时域的视点丈量安排的漫反射，然后直接确认安排的光学特征。这是一种全新的、适用于活体的、无损和实时的丈量办法，为确知光与生物安排的相互作用，处理医学光子学中根底丈量问题拓荒一条新径。应抓住展开原理与技能的研讨，以取得有价值的活体光学参数，为光确诊与光医治技能的展开供给依据。

　　人们努力的方针是：展开无辐射损害、高分辩率的生物安排光学成像办法与技能，一起应具有非侵入式、实时、安全、经济、小型、且能监测活体安排内部处于天然情况化学成分的特色。现在研讨作业大多散布在在以下几个方面：

　　1.时刻分辩成像技能，它以超短脉冲激光作为光源，依据光脉冲在安排内传达时的时刻分辩特性，运用门控技能别离出漫反射脉冲中未被散射的所谓前期光，进行成像。正在研讨的典型时刻门有条纹照相机、克尔门、电子全息等。该项技能是光学层析(断层)造影(OT)技能中最首要的一种;

　　2.相干分辩成像技能(OCT)。它选用的是弱相干光光源(如，弱相干脉冲激光或宽带的非相干光光源)，其相干长度很短(如20m)。使用光源的低相干功能经过散射介质来完成成像，完成手法有干涉仪、全息术等;

　　3.漫射光子密度波成像技能。透过生物安排的漫射光占适当大的份额，也可使用它进行医学成像。高频调制的光射入生物安排，被漫射后的光子在生物安排内部呈周期散布，构成漫射光子密度波。这种光子密度波以必定的相速度和振幅衰减系数在生物安排中传达，又被折射、衍射、色散、散射，因而使之出射光带着生物安排内部结构的信息。丈量其振幅和相位，再经过核算机数据处理便能取得生物安排的有关图画。

　　4.图画重建技能。生物散射介质的结构特征信息隐含在漫射光中。若能找到描绘光在介质中迁徙规则，经过测验漫射光的有关参数，在眼光的散射途径逆向追溯，则应能重建散射介质结构图画。如选用锁摸激光器作光源，条纹相机测验散射体周围的漫射光的时刻分辩参量，再用逆问题算法进行图画重建。现在，逆问题算法大体有两类：一类为蒙特卡罗法，选用这种办法，图画重建精度高，可是核算杂乱;另一类是依据光的传输方程，选用优化算法，依据测验周围时刻分辩率漫射光的信号进行图画重建。

　　除了上面四种技能外，近年来还展开了其它一些生物安排成像技能，如空间选通门成像技能、时刻分辩荧光成像、受激喇曼散射成像以及光声医学成像技能等。现在，国际上光学医学成像技能尚处于初始研讨阶段，离实用化还有适当间隔，但人们现已看到它初露曙光。

　　因为半导体激光器具有体积小、效率高、寿数场合多种波长可供挑选等一系列明显长处，所以它在激光确诊医疗技能中有逐步代替其他多种激光器的趋势，然后有或许成为激光医用仪器的最首要光源。现在的情况是：低功率半导体激光器，波长为800nm~900nm，功率为3~10mW，已逐步代替He-Ne激光器作照耀医治和光针疗法，以及作各种指示光源;中功率器材，波长652nm~690nm，功率1~5W，已逐步代替染料激光用于光动力疗法，可医治较深部的肿瘤;高功率半导体激光器，也有必定的或许代替Nd：YAG激光医治机。如波长为800nm~900，功率为30W的高功率半导体激光，穿透安排深，适用于Nd：YAG激光所能医治的大部分病种。

　　近年来，有必要留意一下的研讨意向还有：其一是新作业波长激光医疗仪器的开辟;其二是Ho：YAG和Er：YAG激光手术刀走向实用化;其三是腔内医治适用的光纤内窥式激光医疗技能的开发;其四是激光医疗设备完成智能化。