前言：中文期刊网精心挑选了光学诊断技术范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
光学诊断技术范文1
【关键词】 光电子技术 光医学 光保健 学科现状 发展趋势
一 引言
生物医学光学与光子学是光学或者说光子学现展的一个分支学科。由于光学与光子学是具有极强应用背景的学科，所以“生物医学光子技术”这一多学科交叉的新兴研究领域在20世纪末叶也随之应运而生。
激光技术作为一项重大的科技成就，为研究生命科技和疾病的发生、发展开辟了新的途径，为保健和临床诊疗提供了崭新的手段,推动人类科学技术进入新的发展阶段。
可以把与光的产生、传播、操纵、探测和利用有关的物理现象和技术包括在内的科学及工程笼统地简称为光学。用光学最广的含义来概括各研究领域及其相关交叉分支时必然包括了激光和光电子技术。运用光学及其技术研究光与人体组织的相互作用问题可归之于“组织光学”范畴。它是研究光辐射能量在生物组织体内的传播规律以及有关组织光学特性的测量方法的一门新兴交叉学科，是光医学（光诊断和光治疗）的理论基础。经过40多年的发展，激光与光电子技术在人类的保健、医疗以及生命科学中产生了很大影响。
在医学领域，光电子技术使各种新疗法，包括从激光心脏手术到用光学图像系统的关节内窥镜进行微损膝关节修复等，成为可能或得以实现。目前，科学家们正致力于研究光学技术在非侵入式诊断和检测上的应用，如乳腺癌的早期探查、糖尿病患者葡萄糖的“无针”监控等。激光在医学上的最早应用虽然集中在治疗方面，然而在80年代初期起便开始了光诊断技术的探索。指望无损害地获得诊断信息是这些研究的驱动力之一，其中在物理学中高度发展的光谱技术有望在诊断医学中得到应用。利用光纤把光传输到身体内部的能力，可以完成膀胱、结肠和肺等器官的检查。随着医学诊断方法向无损化方向发展，利用光电子学技术对组织体进行鉴别和诊断，有可能更早期、更精确地诊断各种疾病。近年来，人们开始把这种诊断方法称之为“光活检”。
随着现代医学模式的转变、健康概念的更新以及人民生活水平的提高，从20世纪80年代后期起，“激光美容术”在世界各地包括在我国各大城市逐渐地开展。保健美容是光电子技术应用越来越活跃的领域。激光技术应用于美容外科的起步较早，使得一些在美容整形外科很棘手的疾病，如太田痣、血管瘤等治疗变得简易有效。到20世纪末，人们又开发了一种称为光子嫩肤术的新美容技术。它基于选择性的光热解作用，有效地改善肌肤的质地和弹性，达到美容的效果。之所以用激光或强脉冲光进行非消融性的嫩肤或治疗越来越流行，是因为这类手术具有无损、不必住院、几乎无副作用和无疼痛，从而使受术者容易接受的优点。
国家自然科学基金委员会先后二次在“光子学与光子技术”以及“生物医学光学”优先资助领域战略研究报告中分别指出：近年来生物医学光学与光子学的迅猛兴起，令人瞩目，并因而引发出一门新兴的学科－生物医学光子学（Biomedophotonics）。研究报告选定了近期优先研究领域包括生物光子学、医学光子学基础研究、医学临床的光学诊断和激光医学中的重要课题等诸方面。
福建师范大学在1974年成立了“医用激光及其应用技术”研究组，以激光与光电子技术为基础，围绕激光医学应用的核心技术开展研究与开发。至二十世纪九十年代，跟随该领域的国际走向，转入激光医学技术的基础理论研究工作，在国内率先开展了生物组织光学与光剂量学的研究。伴随研究工作的深入开展，逐步形成了我们有特色的若干前沿研究方向，并于2005年获准立项建设医学光电科学与技术教育部重点实验室。
二 国内外现状
光学在生命科学中的应用，在经历了一个缓慢的发展阶段后，由于激光与新颖的光子技术的介入，进入了一个迅速发展的新阶段。与光学有关的技术冲击着人类健康领域，正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段，并为医疗诊断提供了革命性的新方法。特别在近十多年来，与蓬勃的学术研究活动相对应，国际上出现了专门的研究性学术杂志，如：Laurin 出版公司于1991年发行了“Bio-Photonics”新杂志。美国光学学会重要的会刊之一“Applied Optics”也于1996年将其“Optical Technology”栏目扩充为“ Optical Technology and Biomedical Optics”，并定期出版有关生物医学光学的论文专集。SPIE亦于1996年创办了期刊Journal of Biomedical Optics，且声誉日隆。到2004年，该刊的SCI影响因子已达3.541。当前，发达国家普遍对生物医学光子学学科给予了高度重视。例如，在美国国家卫生研究院（NIH）新成立的国家生物医学影像与生物工程研究所（NIBIB）中，生物医学光子学也成为其主要资助的领域。近三年中，美国NIH已经召开过4次研讨会，认为新的在体生物光子学方法可用于癌症和其它疾病的早期检测、诊断和治疗。新一代的在体光学成像技术正处在从实验室转向癌症临床应用的重要时刻。在NIH的支持下，美国国家癌症研究所（NCI）正在计划5年投资1800万美元，招标建立“在体光学成像和/或光谱技术转化研究网络（NTROI）”，其研究内容主要包括：光学成像对比度的产生机理、在体光学成像技术与方法、临床监测、新光学成像方法的验证、系统研制与集成等五个方面。2000年底，在美国NIBIB的首批支持项目中，光学成像方法约占30%。2000年7月，美国NIH投资2000万美元，开展小动物成像方法项目（SAIRPs）研究，受到生命科学界的高度关注，其中光学成像方法是研究重点之一。美国国家科学基金会（NSF）在2000-2002年了4次关于生物医学光子学研究（Biophotonics Partnership Initiative）的招标指南。“9.11”事件后，美国国防部启动了“应激状态下的认知活动”(Cognition under stress)项目，采用的研究方法就是光学成像技术。美国加州大学Davis分校于2002年10月宣布：未来10年内，将投资5200万美元建立生物医学光子学科学技术中心（The Center for Biophotonics Science and Technology），其中4000万美元由NSF支持。在学术交流活动方面，国际光学界规模最大西部光子学会议（Photonics West）上，每年的四个大分会之一即是生物医学光学会议（BiOS），论文均超过大会总数的三分之一，如，2003年关于BiOS的专题为19个，占整个会议的19/52=36.5%；2004年，IBOS会议专题为20个，占整个会议的20/55=36.4%。另外，每年还召开欧洲生物医学光子学会议。除疾病早期诊断、生理参数监测外，在基因表达、蛋白质―蛋白质相互作用、新药研发和药效评价等研究中，特别是近年来的Science, Nature, PNAS等国际权威刊物发表的论文表明，光子学技术也正在发挥至关重要的作用。在某些领域，如眼科，光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现，并以最小的无损或微损疗法代替外科手术，如膝关节的修复。现在，用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段，包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。光学技术还为生物学研究提供了新的手段，如人体内部造影、测量、分析和处理等。共焦激光扫描显微镜能将详细的生物结构的三维图象展现出来，在亚细胞层次监测化学组成和蛋白质相互作用空间和时间特征。以双光子激发荧光技术为代表的非线性成像方法，不仅可以改善荧光成像方法的探测深度、降低对生物体的损伤，而且还开辟了在细胞内进行高度定位的光化学疗法。近场技术将分辨率提高到衍射极限以上，可以探测细胞膜上生物分子的相互作用、离子通道等等。激光器已成为确定DNA化学结构排序系统的关键组成部分。光学在生物技术方面的其它应用还包括采用“DNA芯片”的高级复杂系统，和采用传输探针的简单系统。激光钳提供了一种在显微镜下方能看见的一种新奇的、前所未有的操作方法，能够在生物环境中实现细胞或微观粒子的操纵与控制，或在10-12m范围内实现力学参数的测量。结合光子学和纳米技术已经可以探测细胞机械活动，揭示细胞水平上隐秘的生命过程，利用纳米器件甚至可以检测和操纵原子和分子，这可以应用在细胞水平的医学领域。高技术的进步，如：微芯片极大地加速了生物光子学的发展进程。集成电路、传感器元件和相连电路的小型化、集成化促使在体和体外测量分子、组织和器官图像成为可能。许多生物医学光子学技术已经在临床上应用于早期疾病监测或生理参量的测量，如血压，血液化学，pH，温度，或测量病理生物体或临床上有重要意义的生化物种的存在与否。描述不同光谱特性（如荧光，散射，反射和光学相干成像）的各种光学概念出现在功能成像的重要领域。从大脑到窦体再到腹部，精确导位和追踪，对于精确定位医疗仪器在三维手术空间的位置具有重要的作用。基于分子探针的光子技术可以识别发生疾病时产生的分子报警，将真正实现令人激动的、个人的、分子水平的医学。
我国的研究基础与条件虽然相对落后，研究投入不足，但生物医学光子学是一门正在兴起和不断发展的学科，在这一新兴交叉学科上国内外处于一个起跑线上。近年来，在国家自然科学基金委、省部委以及其它基金项目的资助下，我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展，尤其是2000年第152次主题为 “生物医学光子学与医学成像若干前沿问题”、第217次主题为“生物分子光子学”的香山会议后，有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作，并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室，并在生物医学光学成像（如OCT、光声光谱成像、双光子激发荧光成像、二次谐波成像、光学层析成像等）、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学（包括成像与分析）、生物医学光谱、X射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果。发表了许多研究论文，申请了许多发明专利，有些已经获得产业化。国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。这对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用。在我国近年所召开的亚太地区光子学会议中，有关生物医学光子学的内容已大幅增加，成为主要的研讨专题。我国的生物医学光子学研究和学术活动也方兴未艾，呈现与国际同步的态势。在基础研究、应用基础研究以及对新技术的掌握方面跟踪国际先进水平，但国内科研经费的投入相对较小，科研队伍规模不大，原创性的科研成果与国外有较大差距。和国外的发展水平相比，我国的生物医学光子学发展还存在以下问题：
（1）尽管从事生物医学光子学的科研单位很多，但取得突破性、创新性的研究成果很少，主要是由于我们的科研队伍在组织、组成上还不合理，过于分散、开展的内容繁杂，难以将有限的资金投入到一些有利于国计民生的及上水平的研究方向上；另外许多单位的研究重复，缺乏合作，导致水平低下；
（2）和国外相比，研究经费无论在绝对值还是相对值上均投入十分不够；
（3）缺乏研究成果产业化的引导机制。
三 医学光电科学与技术（福建师范大学）教育部重点实验室概况
“医学光电科学与技术”教育部重点实验室设立于福建师范大学物理与光电信息科技学院（激光与光电子技术研究所）内，作为本学科开展科研研究和实施建设与发展的一个基础平台。实验室已有30年发展历史，1973年成立福建师范学院物理系激光实验室，1984年成为福建师范大学激光研究所实验室，1995年为福建省首期211重点学科《应用光子学》学科实验室，2003年5月26日经福建省科技厅批准成立“光子技术福建省重点实验室”，2005年7月28日经教育部批准立项建设教育部重点实验室。实验室座落于福建师范大学长安山校园内。
30年多来，实验室在生物组织光学、医学光谱与光学成像技术、光诊断及光诊疗技术、信息技术光学及其生物医学应用等四个主要方向上努力开拓，承担并完成了数十项国家与省部重点、重大项目课题，取得一批代表我国本领域研究水平的科研成果，其中十五以来获省部级科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖2项，其它省级以上奖励12项。在国内外重要刊物发表的论文以及被SCI、EI收录的论文均超过100篇。
实验室目前承担着国家与省级重要课题50余项，科研经费超过2000万元。其中国家自然科学基金项目11项，国家教育部、科技部、卫生部项目9项，福建省科技重大专项1项，其它省级重要项目近30项。
中科院半导体研究所原所长王启明院士任重点实验室学术委员会主任，副主任由黄尚廉院士和谢树森教授担任。另有九位国内外著名的激光、光电子与医学学科交叉的院士、专家或资深教授担任委员，其中海外委员两人。他们规划、指导并检查本学科实验室的建设与发展。
重点实验室主要学术带头人、实验室学术委员会常务副主任谢树森教授是中国光学学会副理事长、福建省光学学会理事长、国家有突出贡献的中青年专家、光学工程专业博导、全国劳动模范，是我国医学光电科学与技术领域的学术带头人与开拓者。实验室主任陈荣教授、副主任李晖教授均为国务院特殊津贴专家，实验室常务副主任陈建新教授来自于北京大学的优秀博士后研究员。重点实验室拥有稳定的可持续开展高水平科研的学术梯队，其中的中青年学术带头人或学术骨干包括1位闽江学者特聘教授、1位福建师范大学特聘教授、3位国务院特殊津贴专家、2位全国优秀教师、2位福建省优秀教师和15位博士。
重点实验室与国内外学术界建立了并保持着广泛的联系。重点实验室已设立面向国内外的开放课题基金。已批准并实施来自浙江大学、厦门大学、上海光机所、西安交通大学、华南师范大学、天津医科大学、上海市激光医学研究中心等单位知名学者的开放课题。
重点实验室已具备良好的科研软硬件环境。现有面积近5000平方米，仪器设备原值2500多万元。重点实验室各项管理制度健全。
“医学光电科学与技术”重点实验室，在我国现代科学技术领域特色鲜明，在我国相关学科处于领头地位，有较大影响。重点实验室建设将有力促进福建省科技创新能力建设，促使福建师范大学迅速向高水平、有特色、开放型的综合性大学迈进。同时，重点实验室的建设与发展将有力促进我国医学光电科学与相关学科的发展，为广大民众的身心健康，为海峡西岸的科技、社会与经济发展做出重大贡献。
四 发展趋势和展望
光子学及其技术已广泛应用或渗透到生物科学和医学的诸多方面，被科学界所认同和重视。生物医学光学已经成为国际光学学科重要发展方向之一。生物医学光子学的发展，将为现代医学和生命科学带进崭新的时代。本学科的发展将继续体现了多学科交叉的特点，研究领域涉及到了生物学、医学、和光学，还有化学等不同大学科的方方面面。技术开发与临床应用研究的结合将越来越密切。一般认为，光学领域未来发展的重点是将各种复杂的光学系统和技术更加广泛地应用于保健和医疗。当今世界中,与光子学有关的技术冲击着人类对生命体的认知及人类健康领域。基于现代激光与光电子技术的生物医学光子学技术将为生命科学研究带来具有原始性创新的重要科研成果，并可望形成有重大社会影响和经济效益的产业。
在医学领域，光子学技术正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段,并为医疗诊断提供了新方法。在某些领域,如眼科,光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现,并以无损或微损疗法代替外科手术,如膝关节的修复。现在,用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段,包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。
在基础研究方面，研究重点在于从细胞，甚至是亚细胞尺度层次揭示病变组织与正常组织之间的差异，为新技术开发以及应用提供理论依据。另一方面，研究光与人体组织之间的相互作用以及所产生的光化学、光热和光机械效应。在技术的应用方面，研究重点转向比较各种技术中光源（相干光源/非相干光源、波长、功率密度、偏振性、连续/脉冲光源、脉冲持续时间等）和个体差异（年龄、性别、临床症状、发病史、发病时间等）对诊断或治疗结果的影响，在确定各种技术临床适应症的同时，进一步实用化各种技术。此外，还在不断开发新的实用于不同疾病的诊断、治疗和监测技术。
值得关注的是，国外从事“生物医学光学”领域研究的高校或研究机构中，来自大陆的中国学者的数量越来越多。这有助于使国内外的学术交流更加有效，并可以预期国内与国外在该领域的研究水平差距将不断缩小。
今后若干年内医学光电科技学科需关注的重大科学问题和优先研究领域如下：
（一）医学光子学基础
在组织光学方面，其中最主要的有光在组织体内传播的特殊方式、组织光学性质的描述以及有关实验技术的开发和完善等。组织光学是医学光子技术的理论基础。光在生物组织中的运动学（如光的传播）问题和动力学（如光的探测）问题是研究的主要内容，目的是要研究生物组织的光学性质和确定某靶位单位面积上的光能流率。应优先解决测量技术和实验精度的问题，利用近场光学显微技术、光镊技术测量活体组织的光学参量。在理论建模方面，建立生物组织中光的传输理论和数值模拟方法。具体开展的研究工作应包括：1）光在生物组织中传输理论：要用更复杂的理论来描述生物组织的光学性质以及光在其中的传播行为。建立准确的组织光学模型，使之能反映生物组织空间结构及其尺寸分布情况、组织各个部分的散射与吸收特性以及折射率在一定条件下的变化情况；改造传输方程，使之适应新的条件，并能在某些情况下求出光在生物组织中传输的基本性质。2）光传输的蒙特卡罗模拟：继续开发新的更为有效的算法以适应生物组织的多样性和复杂性的要求。除了了解光在组织中的分布，还在探索从大量数字模拟中得到生物组织中光的宏观分布与其光学性质基本参量之间的经验关系。另外，发展非稳态的光传输的蒙特卡罗模拟方法也是一个重要的研究方向，从中可以获得比稳态条件下更多的信息。
组织光学参数的测量方法和技术方面，尚未获得人体各种组织的可靠实验数据。发展和完善活体的无损检测尤为重要。在这方面，时间分辨率与频率分辨率的测量方法引人注目。
（二）医学光子学光谱诊断技术
医学光子学光谱（非成像）诊断技术实质上是利用从组织体反射、散射、发射出来的光，经过适当的放大、探测以及信号处理，来获取组织内部的病变信息，从而达到诊断疾病的目的。
生物组织的自体荧光与药物荧光光谱技术，内容涉及光敏剂的吸收谱、激发与发射荧光谱以及各种波长激光激发下正常组织与病变组织内源性荧光基团特征光谱等。现在人们所谓的特征荧光峰实际上只是卟啉分子的荧光峰。客观和科学地判断激光荧光光谱对肿瘤的诊断标准是十分必要的。目前，某些癌瘤的药物荧光诊断已进入临床试用，自体荧光的应用尚处于摸索之中。需要开展激光激发生物组织和细胞内物质的机理研究，探讨激光诱发组织自体荧光与癌组织病理类型的相关性以及新型光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳激发波长等方面的研究，以期获得极其稳定、可靠的特征数据，为诊断技术的发展提供科学依据。
近年来，拉曼光谱技术应用于医学中已显示出它在灵敏度、分辨率、无损伤等方面的优势。应开发并完善重要医学物质拉曼光谱数据库，并使基于拉曼光谱分析的小型、高效、适用于体表与体内的医用拉曼光谱仪和诊断仪将在医学临床获得更广泛的应用。
超快时间分辨光谱比稳态光谱在技术上更灵敏、更客观和更具有选择性。因此，将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学受到广泛重视，其一，应发展超快时间分辨荧光光谱技术，用于测量生物组织及生物分子的荧光衰变时间，分析癌组织分子驰豫动力学性质等，为进一步研究自体荧光法诊断恶性肿瘤提供基础数据；其二，应发展超快时间分辨漫反射（透射）光谱技术。以时域的角度测量组织的漫反射，从而间接确定组织的光学特征。这是一种全新的、适用于活体的、无损和实时的测量方法，为确知光与生物组织的相互作用，解决医学光子学中基础测量问题开辟一条新径。
（三）医学光子学成像诊断技术
发展出具有无辐射损伤、高分辨率、非侵入、实时、安全的光子学成像诊断技术，并具有经济、小型、且能监测活体组织内部处于自然状态化学成分等特点的医疗诊断设备。主要的医学光子学成像诊断技术包括：
超快时间分辨成像技术：以超短脉冲激光作为光源，根据光脉冲在组织内传播时的时间分辨特性，使用门控技术分离出漫反射脉冲中未被散射的所谓早期光，进行成像。正在研究的典型时间门有条纹照相机、克尔门、电子全息等。
散射成像技术：包括光子密度波散射层析成像、组织深度光谱测量以及复合成像等，利用红外光源，光子密度波在生物组织中的穿透深度可达几个毫米，在低散射的人脑组织中甚至可达30mm。
红外热成像：红外热成像是利用红外探测器测量人体和动物的正常与病变组织的温度差异来诊断病变及其位置，现已在医学诊断中得到广泛的应用，如乳腺肿瘤的诊断。
光学相干层析成像技术：一种非侵入式无损成像技术，并且可以与显微镜、手持探针、内窥镜、医用导管、腹腔镜等相结合使用，从而具有广阔的应用领域。而且，OCT能进行众多功能成像，如分光镜OCT、多普勒OCT、偏振OCT：也可以与众多成像技术结合使用，如荧光、双光子、二次谐波成像等技术。
荧光寿命成像：受超短光脉冲激发后，荧光团，包括自体荧光团如NADH、FAD等和外源荧光团，如有机荧光染料、荧光蛋白等，所发出荧光的寿命取决于荧光团的分子种类及其所处的微环境，如pH、离子浓度（如Ca2+、Na+等）、氧压等，因此荧光寿命的测量和成像，有助于提供生物组织的功能信息。和内窥镜结合，可用于胃癌、食道癌等疾病的早期诊断，是一种很有前途的具有高灵敏度、高特异性以及高诊断准确性的早期癌症诊断方法。
光声作用成像：利用超声场在生物组织中的优良传输特性和激光在生物组织中的选择性吸收特性,将超声定位技术和光学高灵敏度检测技术结合,以实现无损伤临床医学的结构和功能层析诊断。预期成像深度远好于目前的光学成像方法,对于较厚生物组织成像及临床应用特别具有吸引力,可为及早发现一些特殊病变提供一种无损、有效、高准确度的方法。
非线性光学成像：双光子激发荧光显微成像、二次谐波等成像技术由于具有三维高空间分辨率，对比度高、对生物组织的损伤小等优点，研究工作重点是扩展成像技术在生物医学领域的应用范围，重点解决研制小型化内窥型诊断设备所面临的相关技术问题。
人体经络的光学表征及其调控功能：已经用不少事实证明了经脉循行路线的现象，也初步显示了人体体表沿十四经脉路线存在的红外辐射轨迹。然而，至今未能用西医的形态学或生理学方法证明它的存在，也不能明晰地阐明“经络”的实质。可以利用已发展的生物医学光子学诸多成像技术为工具，研究这个具有中国特色的中医学中的重大问题。
4.医用激光治疗技术（激光医学）
强激光治疗：是当前激光医学中最成熟和最重要的领域。随着新型医用激光器的不时出现，如：钛激光、铒激光、准分子激光等，强激光治疗技术的临床用途也逐渐增多，提出一些新的问题。关于这些新型激光器及新的工作方式对人体组织的作用特点的认识还相对不足，基本没有适合国人组织特性的治疗参数。为此需加强研究激光与生物组织间的作用关系，特别是在诸多有效疗法中已获得重要应用的激光与生物组织间的作用关系；研究不同激光参数（包括波长、功率密度、能量密度与运转方式等）对不同生物组织、人体器官组织及病变组织的作用关系，取得系统的数据，同时也有必要加强新型激光器及新的工作方式的临床适应证的研究。
低强度激光治疗：非热或低强度激光辐射可作为一种辅助治疗手段，其作用机理尚不清楚。对弱激光治疗机理的认识有待于整个基础医学的提高，如充分认识细胞基因表达与调控、细胞代谢的调控、免疫反应的调控等，同时还需研究不同弱激光剂量对这些调控的影响，这才能提高弱激光治疗的针对性和疗效。针对目前临床上盲目夸大疗效、照射剂量严重混乱的局面，建议重点扶持2-3个弱激光研究中心，集中财力与人力进行弱激光的细胞生物学效应研究；弱激光生物调节作用和细胞生物学现象（基因调控和细胞凋亡）的量效关系、弱激光镇痛的分子生物学机制以及弱激光与细胞免疫（抗菌、抗毒素、抗病毒等）的关系及其机制。寻求弱激光生物刺激效应的可能机制与量效关系；规范临床治疗参数与操作等。
光动力学治疗（PDT）是当前激光医学中最具活力且发展迅速的领域。光动力疗法具备了诊断和治疗肿瘤、心脑血管病等人类重大疾病的潜力。光动力疗法在鲜红斑痣、老年性眼底黄斑病变、某些顽固性皮肤病、类风湿性关节炎等常规手段难以奏效的良性疾病的治疗研究中取得一系列进展，并结合内镜技术的发展等，其应用领域得到很大的延伸和扩展。这些都说明发展光动力疗法具有重要的社会和经济效益。应当重点资助PDT相关产品的国产化，扶持新一代国产光敏剂的开发及相应激光器的产业化，资助新一代光敏剂光动力学治疗的机理研究。作用机理、光动力疗法各要素对光动力学效应的影响、建立数学模型、新型光敏剂光动力学效应的研究，为开拓光动力疗法新的应用领域取得系统的数据。
激光美容与光子嫩肤术：利用激光或强脉冲光照射皮肤后的选择性光热解效应，即靶组织（病灶）和正常组织对光的吸收率的差别，使激光在损伤靶组织的同时避免正常组织的损伤这一原则，达到去皱、去文身、脱毛和治疗各种皮肤病或达到美容的效果。
五 结论
医学光子学及其技术的学科发展，对生命科学有重要且积极的意义。在医学领域，将为解决长期困扰人类的疑难顽疾如心血管疾病和癌症的早期诊治提供可能性，从而提高人类的生存价值和意义，其中的重大突破将起到类似X射线和CT技术在人类文明进步史上的重要推动作用，在知识经济崛起的时代还可能产生和带动一批高新技术产业。
参考文献
〔1〕Michael I. Kulick. Lasers in Aesthetic Surgery. New York: Spring-Verlag,1998.（中译本：激光美容外科，叶青等译，福建科技出版社 2003.）.
〔2〕美国国家研究理事会编，上海应用物理研究中心译. 驾驭光：21世纪光科学与工程学, 上海：上海科学技术文献出版社，2001. 78-114.
〔3〕 谢树森，雷仕湛. 光子技术. 北京：科学出版社,2004. 266.
〔4〕国家自然科学基金委. 光子学与光子技术：国家自然科学基金优先资助领域战略研究报告. 北京: 高教出版社/海德堡，施普林格出版社, 1999. 96-114.
〔5〕Raloff, Janet, Optical biopsy hunts would-be cancers, Science news, 2001,159(14):214.
〔6〕 Kathy Kincade, Medicalwatch: Optical biopsy device nears commercial reality, Laser focus world, 2000.
〔7〕 Britton Chance, Mingzhen Chen and Gilwon Yoon, Editors, Optics in Health Care and Biomedical Optics: Diagnosis and Treatment, Proc.SPIE, 2002.
〔8〕R.R. Alfano, Advances in optical biopsy and optical mammography, Published by the New York Academy of Sciences, 1998.
〔9〕R.R. Anderson, J.A. Parrish, Science, 1983, 220:524-527.
〔10〕 谢树森，龚玮，李晖，光电子激光，2004，15（10）：1260-1262.
〔11〕 R. Christian, G. Barbel, etal, Lasers Srug Med,2003;, 32:78-87.
〔12〕范滇元 中国激光技术发展回顾与展望 《2000高技术发展报告》 2000.
〔13〕 世界激光医学发展简史 2004.
〔14〕 李兰 我国激光医学现状发展战略――问题与对策《科技日报》2002.07.
〔15〕 Wei Gong, Shusen Xie, Hui Li. Photorejuvenation:still not a fully established clinical tool for cosmetic treatment. ICO20: Biomedical Optics, Proc. of SPIE Vol. 6026, 602604, (2006).
〔16〕 Hongqin Yan, Shusen Xie, Hui Li et al. Optical imaging method.
课题组成员：
1.谢树森：教授、博士导师，中国光学学会副理事长，福建省光学学会理事长
2.李 晖：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
3.陈 荣：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
光学诊断技术范文2
关键词： 物理学 现代医学 关系 应用
随着近代物理学和医学的迅速发展，人们对生命现象的认识逐步深入，医学的各分支学科已愈来愈多地把它们的理论建立在精确的物理科学基础上，物理学的技术和方法，在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛。光学显微镜和X射线透视对医学的巨大贡献是大家早已熟悉的。光导纤维做成的各种内窥镜已淘汰了各种刚性导管内镜，计算机和X射线断层扫描术（X-CT）、超声波扫描仪（B超）和核磁共振断层成像（MRI）、正电子发射断层显像术（PET）等的制成和应用，不仅大大减少了病人的痛苦和创伤，提高了诊断的准确度，而且直接促进了现代医学影像诊断学的建立和发展，使临床诊断技术发生质的飞跃。物理学的每一新的发现或是技术发展到每一个新的阶段，都为医学研究和医疗实践提供更先进、更方便和更精密的仪器和方法。现代的医学研究和医疗单位都离不开物理学方法和设备，随着医学科学的发展，物理学和医学的关系必将越来越密切。
一、光学对医学的影响
激光在医学上已广为应用，它是利用了激光在活体组织传播过程中会产生热效应、光化效应、光击穿和冲击波作用。紫外激光已用于人类染色体的微切割，这有助于探索疾病的分子基础。在诊断方面，随着各项激光光谱技术在医学领域运用研究的广泛开展，比如生物组织自体荧光、药物荧光光谱和拉曼光谱在癌肿诊断及白内障早期诊断等方面的研究正在发展之中。激光光学层析（断层）造影（OT）技术正在兴起，它是替代X-CT的新兴的医疗诊断技术。在治疗方面，激光手术已成为常用的实用技术，人们可选用不同波长的激光以达到高效、小损伤的目的。激光已用于心血管斑块切除、眼角膜消融整形、结石粉碎、眼科光穿孔、子宫肌瘤、皮肤痣瘤、激光美容和光动力学治癌（PDT）等方面。
在诊断中使用的内窥镜如胃镜、直肠镜、支气管镜等，都是根据光在纤维表面多次发生全反射的原理制成的。医用无影灯、反光镜等也是利用光学原理制成的。近场光学扫描显微镜可直接在空气、液体等自然条件下研究生物标本等样品，分辨率高达20nm以上，已用于研究单个分子，有望在医学领域获得重要应用。利用椭圆偏振光可以鉴定传染病毒和分析细胞表面膜。全息显微术在医学上的应用也很广泛。
二、放射性对医学的影响
放射性在临床诊断上的应用已很普及，例如X光机和医用CT。1895年伦琴在研究稀薄气体放电时发现X射线。X射线发现后仅3个月就应用于临床医学研究，X射线透视是根据不同组织或脏器对X射线的衰减本领不同，强度均匀的X射线透过身体不同部位后的强度不同，透过人体的X射线投射到照相底片上，显像后就可以观察到各处明暗不同的像。X射线透视可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体内肿瘤的位置和大小、脏器形状以及断定体内异物的位置等。
放射性在临床中主要用于癌肿治疗，针对常规外科手术来说困难的疾病和部位（如脑瘤）而设计的粒子手术刀已得到了推广，其中常用的有X光刀和γ光刀。快中子、负π介子和重离子治癌也在进行，它们对某些抗拒γ射线的肿瘤有良好的效果，但是价格高昂，世界上已有许多实验室在临床使用。其次，粒子手术刀对许多功能性疾病，如脑血管病、三叉神经病、麻痹、恶痛、癫痫等也有很好的疗效。另外，利用放射性可对医疗用品、器械进行辐射消毒，具有杀菌彻底、操作简单等优点。
三、电磁学对医学的影响
磁共振断层成像是―种多参数、多核种的成像技术。目前主要是氢核（H）密度弛豫时间T的成像。其基本原理是利用一定频率的电磁波向处于磁场中的人体照射，人体中各种不同组织的氢核在电磁波作用下，会发生核磁共振，吸收电磁波的能量，随后又发射电磁波，MRI系统探测到这些来自人体中的氢核发射出来电磁波信号之后，经计算机处理和图像重建，得到人体的断层图像。由于氢核吸收和发射电磁波时，受周围化学环境的影响，因此由磁共振信号得到的人体断层图像，不仅可以反映形态学的信息，还可以从图像中得到与病理有关的信息。经过比较和判断就可以知道成像部分人体组织是否正常。因此MRI被认为是一种研究活体组织、诊断早期病变的医学影像技术。MRI与X-CT和B超比较，X-CT及B超只能显示切面的密度分布图像，而MRI图像可以显小切面的某一原子核同位素的浓度分布或某一参量（如弛豫时间）分布。因此MRI要比X-CT和B超获得更多的人体内部信息，尤其是对于脑部病变和早期肿瘤病变的诊断，MRI更具有优越性。
由于人体内存在电磁场，可为医学疾病的诊断提供重要的检测依据。故脑电图、心电图早已用于脑部疾病、心脏疾病的诊断，与之相对应的脑磁图、心磁图在医学诊断上更为准确有效，但由于技术和价格等原因在临床诊断上尚未得到广泛应用。对肺磁图的认识则较晚，它对肺部疾病（如尘肺病等）的诊断比X射线更为有效。目前，有些发达国家已把它作为肺部疾病诊断的重要手段。另外，在医学中利用电磁原理可改善人体内部的微循环，达到治病保健的作用，如血液循环机和各种磁疗仪等；根据人体与电磁波的相互作用，在医学上利用电磁能的热效应进行肿瘤的高温治疗和一般热疗。粒子加速器在医学中用来产生用于诊断或治疗的射线，也可用来生产注入人体内利于显像的放射性物质，它是利用带电粒子在磁场中的运动规律制成的。
电子显微镜在医学中应用广泛，可用来观察普通光学显微镜不能分辨的精细结构。如生物中的病毒、蛋白质分子结构等。电子显微镜根据电子束照射物体井成像的原理，利用电子束通过磁透镜（基于磁聚焦原理）进行聚焦，然后通过加速电压能产生波长很短的电子波，其放大倍数是普通光学显微镜的几十倍甚至几十万倍。
四、声学对医学的影响
超声在医学中用于诊断和治疗，由此形成了超声医学。超声波在临床诊断上的应用相当广泛，它主要是利用超声良好指向性和与光学相似的反射、散射、衰减和多普勒效应等物理规律，利用超声发生器把超声波发射到体内，并在组织内传播。病变组织的声阻抗与正常组织有差异，用接收器把反射和散射波接受下来，经过处理显像后就可对病变进行诊断，比如A超、B超和多普勒血流仪等。B超与X射线透视相比其结果的主要差别是：X射线透视所得出的是体内纵向投射的阴影像，而B超得出的是纵切面的结构像，在切面方向没有重叠，可以准确判断切面的情况。
超声在治疗方面的应用是基于超声在人体内的机械效应、温热效应和一些理化效应。有超声碎石，超声升温治癌，超声外科手术刀，以及超声药物透入疗法，超声可用于治疗硬皮症、血管疾患、腰腿疼、精神病等许多种疾病。临床上使用的有多种超声治疗机。另外，超声在美容中用于超声洁牙、超声减肥等。
物理学在医学应用中的深度和广度正在进一步拓展，往往需要综合利用多种知识，比如能迅速缓解疼痛病状的声电疗法，就是综合利用了超声和交流电。在其他方面，液晶在医学上已用于医疗热谱图（诊断乳癌、血液疾病等）和其他显像技术中。超导等技术在医学中也有应用。目前，在医学上用来进行活体观察的声学显微镜，是利用声波来获得微观物质结构的可见图像技术，它是集声学、压电、光学、电子学和计算机等成果于一体的高科技仪器。
总之，物理学不仅为医学中病因、病理的研究和预防提供了现代化的实验手段，而且为临床诊断和治疗提供了先进的器械设备。由此可见，物理学的研究成果推动了医学向前发展；物理学研究成果在疾病预防、诊断、检验、治疗的运用中与越来越广泛；物理学研究成果在药品的研制和生产中的应用越来越多；在临床医学工作中要用到许多物理知识，现代医学对物理学的依赖程度也越来越高。我们相信物理学在医学中将会获得更多的应用，并为医学的发展作出更大贡献。可以说，没有物理学的支持，就没有现代医学的今天。
参考文献：
[1]楼渝英.物理学.人民卫生出版社，2010，06.
光学诊断技术范文3
关键词： 视光学 斜视弱视学 课程设置
眼视光学是于上世纪80年代在我国创立并迅速崛起的新兴学科，眼视光学作为眼科学的分支，并逐渐与眼科学的思想与教学实践及服务内容出现差异，为了更好地服务于人力的健康，视光学教育的发展开始空前繁荣。温州医学院于1988年率先建立我国第一个眼视光学专业，1993年起招收临床医学眼视光学专业本科生。目前我国已有温州医学院、中山大学、四川大学、复旦大学、中国医科大学、首都医科大学等近20余所高校先后建立或正筹建眼视光学系或专业［1］，该专业在全国每年招生已达数百人。由于我国眼视光学的高等教育从上世纪末才刚起步［2］，因此在教学广度和深度上不能充分反映眼视光学或眼科学专业的特点，并不同程度地影响眼科学的教学效果和学生动手能力的培养。现阶段由于社会和国家对于眼视光专业人才的需求，我国的视光学教育呈现出两种不同的模式，一种以温州医学院的医学视光教育类型为代表，另一种以在综合性理工科院校开设的视光学技术为代表。我校的视光学教育就是在3年制视光学技术教育的基础上逐渐提升为以视光材料为方向的材料学专业。自2005年以来，我校已在2003级―2007级4个年级眼视光学技术专业400余名专科生单独设置了《斜视弱视学》课程。实践表明，开设这门课程，对完善眼视光技术专业课程建设、转换教学模式和提高教学质量等方面均有重要的意义。我将4余年来的教学改革与实践经验报告如下。
一、课程设置与教学情况
1.教学目的
本课程主要介绍眼外肌的解剖生理，常见斜视、弱视的临床表现，检查与诊断的基本方法和基本原则，先天性眼球震颤的基本知识及其常用的治疗方法。要求学生能够熟练掌握斜视、弱视检查与诊断的基本方法和基本原则，以及斜视、弱视引起的双眼视觉异常及简要处理，以适应视光学临床工作的需要，为由基础的眼镜验配工向视光师的角色逐渐转变奠定扎实的专业基础。
2.教学对象
3年制眼视光专业专科生于2005年将本课程列为选修课程，后调整为必修课程，一般开课于修完《眼科学》、《眼屈光学》、《双眼视觉学》后，进入临床实习前的第3学年第1学期。
3.内容与学时分配
主要讲授内容为眼外肌的解剖生理，斜视弱视的基本理论知识、斜视弱视常见类型的处理原则，简要介绍具有代表性的常用斜视手术方法，理论教学20学时，实践教学12学时，共计32学时。为了便于教学，取得更好的教学效果，理论教学与实践教学的比例分配在开设课程的第二年进行了调整，增加了实践教学的课时量，编写并修订了《斜视弱视学》实验指导。内容与学时分配见表1。
表1 斜视弱视学教学内容与学时分配
4.教学方法
（1）实现理论教学手段现代化。由于斜视弱视学的基本理论知识特别是眼外肌生理比较抽象、枯燥，单纯的文字教材和口头讲授很难将复杂的原理讲解清楚，不易激发学生学习和参与的积极性与主动性。而且考虑到学生的基础不同，对于前期基础课程知识掌握不牢固的学生而言，本课程的内容更不易于理解和掌握。因此，本课程的理论教学全部采用图文并茂、动画制作的多媒体进行课堂教学，同时辅以实物演示、操作录像观摩等手段讲解，必要时结合临床典型病例引导学生参与思考和讨论，使课堂教学更加生动、活泼，具有直观化、形象化和启发性等特点。
（2）注重动手能力的培养。培养学生动手能力和解决实际问题的能力，是本课程的教学关键。根据各章节内容的特点，编写了操作性和实用性很强的实验手册，对斜视弱视常用的检查方法和基本技能操作进行详尽的介绍。同时增加课内实验课时数，进行分组实践教学，给学生充足的时间进行动手操作或实况观摩，让每位学生都获得充分的动手能力培训机会。在课内实践教学中力争让每位学生掌握基本的斜视、弱视及与斜弱视有关的双眼视觉异常的检查方法及判断标准。另外，在实际的教学中考虑到工科学生与医科学生知识背景和就业需求的差异，更加注重用光学手段解决斜视弱视等双眼视觉问题。
（3）理论与实践相结合。在实践教学中，设立双眼视觉与斜视弱视学专业实验室，配置10余台功能齐全的综合验光仪，8台裂隙灯显微镜，2台同视机，若干台综合弱视治疗仪，以及双眼视觉检查仪器及棱镜、笔灯等若干小设备供学生实践操作。实验室实行业余时间开放，并安排具有丰富临床实践经验的教师现场指导。同时安排学生进入眼科临床接触斜视弱视的患者，并对斜弱视的患者进行检查和初步诊断，尝试用非医疗的光学手段进行治疗，做到学以致用。
5.考核要求
理论与技能相结合进行考核。其理论考核内容主要为眼外肌生理，斜视弱视的基本临床表现及常见斜视弱视的治疗方法，斜视弱视常用诊断实践操作技术的应用及检查结果的纪录等。
二、教学效果
自2005年本课程开设以来，受到修习该课程的600名学生普遍欢迎，对600名学生进行教学情况反馈意见调查结果表明：学生对开设本课程总体评价良好，认为本课程适时、实用，能有效地提高专业学习兴趣，大大增强高操作能力与应用能力，对今后的就业具有很好的指导作用。调查中本课程开设的必要性，课程是否作为前期课程的补充和延伸，教学计划、理论实践教学比例安排的满意度，理论教学内容的满意度，实践课教学内容的满意度，对教学方法的满意度，考核方法的满意度，课程讲授的内容新颖度等都在85%以上，对于本课程学习感到收获比较大的几个方面是提高了视光学理论水平和操作能力，拓展了专业知识结构，为日后的实际工作拓宽了思路，更适应视光师的发展要求。
三、讨论
1.设置本课程是眼视光学学科发展的需要
我国眼视光学成功地将传统的医学教育和现代的眼视光学专业进行有机整合［3］，医学院校的视光学专业的培养目标为具有医学背景、理工医结合、整合眼科学和视光学等学科知识，能够承担视觉保健、眼病预防和临床诊治的复合型专业人才［4］。作为以理工科为背景的眼视光学技术专业学生的培养目标是以技术应用为主，面向更为广泛的就业形式和场所，为基层的眼科视光学服务，这也是我国基础保健眼保健的重要环节。
2.实施本教学建设与改革是完善学科建设的需要
目前，我国已开设从专科到博士各层次的眼科学、眼视光学专业，以培养眼科临床医生为目标的医学院校达数十家，开设本课程有着较广泛的教学对象。同时，专业分工更加细致，使得眼科学与视光学的发展面临着不同的机遇。工科院校不具备良好的医疗背景及资源，但是在视光学技术人才的培养上具有更大的优势。因此，在专业人才的培养方面，我们更加注重实践能力的培养，在课时分配上增加了实践教学的时间与内容，重点培养学生掌握斜弱视基本的检查与操作技能。使学生的知识结构与实践能力更贴切符合未来视光师的发展要求与发展方向。我校作为一所应用型本科院校，在注重学生实践能力和校企结合的办学思路得到了企业及相关教育人士的高度认同。开设本课程正是基于社会对于人类健康及眼保健的需求，在视光人才的培养途径上作出的教学实践的探索与完善。课程的开设有利于完善学生知识结构，提高专业素质，也有利于提高眼科视光学的教学质量，对培养实用型眼视光人才具有促进作用。
随着该课程开设次数的不断增加，一些问题，如理论教学的教材适用性不强，与现有的三年制工科背景学生的知识结构还有一些不符，实践教学资源的优化问题等在实践中得到解决。通过增加实验仪器，与生产企业加强合作建立企业学校、共建专业实验室等方式，不断优化实验室资源，为学生提供更加完善和规范的实践环境。其他不足之处有待今后在教学改革中进一步调整、补充和完善。
参考文献：
［1］林雷，瞿佳.我国眼视光学的崛起对高校学科建设的启示［J］.中国高等医学教育，2004，（3）：1.
［2］刘祖国，陈翔，林智等.我国眼科视光学教育的现状与思考［J］.中国高等医学教育，2004，（6）：21-22.
［3］David A.Heath.视光学教育：中国需要、全球关注［J］.眼视光学杂志，2000，（1）：5.
光学诊断技术范文4
关键词：物理学 医学 促进
我们国家医学物理学的发展相对滞后，尤其是医学电子学的发展几乎依靠国外技术，特别是激光医学或放射医学领域。生物医学与生物工程、保健物理学与粒子物理学工程力学息息相关。可以说，物理学科的不断进步，大大提高了医学教育和临床医学的发展。
我们知道，医学物理学主要研究人体器官或人体系统运行过程的物理解释，人体组织的物理性质和物理因素对人体的作用机理，以及人体内部生物电、磁、声、光、热等物理现象的反应和物理仪器的测量技术在医疗中的应用。中国指导1986年才正式加入国际医学物理学会组织。随着计算机技术的发展，医学物理愈来愈朝着精确物理技术延伸。光学纤维技术在导管影像的医学领域的应用已为大家所熟知。可以说没有物理学就没有现代医学。那么物理学对医学有些什么方面的促进呢？
一、声学对医学的促进
声学是物理学发展初期认识的基本规律。中意望闻问切中就唱采用敲击听音，腹鸣判断等医疗诊断办法。现代诊疗技术中，超声学在医学诊断和治疗中一广泛使用，形成了超声医学。超声波在临床诊断上利用了超声波良好的指向性和反射、折射、衰减和多普勒效应等物理规律，利用超声波发生器发出超声波并发射到人体体内，在组织内传播史，病变组织和正常组织的传播差异，在接收器接受后经过显示器显影，医生才能判断组织现象。譬如B超仪和多普勒血流仪等。另外超声治疗应用也已很普遍。超声医疗是基于超声在人体内的机械反应、热效应和理化反应。譬如超声碎石、超声烧癌、超声外科手术刀、超声药物导入等等。这些技术在治疗血管疾病、癌症、腰腿疼、口腔疾病等方面非常广泛。
二、电磁学对医学的促进
电磁学发展是上个世纪至今对人类发展的贡献可以说是最伟大。医学物理学更是不可忽视。大家所熟知的核磁共振技术就是其一。磁共振断层成像技术是核物理学、光学、粒子物理学、量子物理学等物理学分支在医学中的运用。它是一种多参数、多核种的成像技术。当前医院广泛采用的主要是氢核密度弛豫TT成像。其基本原理就是利用一定频率的电磁波向处于磁场中的人体照射，人体不同组织的氢核在电磁作用下发生共振，吸收部分能量后又发射电磁波，一种被称为MRI的系统探测到这些从人体发射出的电磁波经计算机处理，特别是重建图像而得到人体的断层图像，经医生研究判断病理信息。被广泛采用的X-CT技术的原理与之类似。
大家知道，电子显微镜在医学中可以观察普通光学显微镜不能观察到的现象。技术条件好的医院，可以利用电子显微镜观察生物病毒、蛋白分子结构、细菌细胞的精细分布等。
三、光学对医学的促进
光学堪称医学发展史上最主要的物理专业知识。大家所熟知的伽马射线刀，就是光学技术的运用。
物理学知识告诉我们，激光是60 年代初出现的一种新型光源，激光以其高亮度、高单色性、高方向性和高相干性，引起普遍重视，并很快在工农业生产、科学技术、医疗、国防等各个领域得到广泛应用。激光在活体组织传播过程中会产生热效应、光化效应、击穿和冲击作用。激光医学是激光技术与医疗科学有机结合的产物，激光在70 年代开始广泛用于临床；90 年代，随着新型激光器的研制成功，激光与医疗、生物组织科学紧密结合，研究范围日益扩大。Nd：YAG 激光器以其增益高、阈值低、量子效率高、热效应小、机械性能良好、适合各种工作模式（连续、脉冲） 等特点，在当今各种固体激光器中应用物质相互作用的效果是不同的， 不同波长的Nd：YAG激光器采用连续、脉冲等方式工作使激光与不同部位的生物组织相互作用，可以获得良好的疗效。医用Nd：YAG 激光器在外科手术、眼科、牙科、口腔科、耳鼻喉科、皮肤科、美容等方面应用广泛，特别是治疗皮肤色素性疾病，有创伤小、愈合好、无疤痕等独特优点。紫外线在传播到肌体组织时会产生杀伤性，所以紫外杀菌消毒也被广泛采用。世界上第一台光学显微镜的产生.使人们能够观察到肉眼不能观察到的东西。以往研究者对于细胞结构的探讨局限于固定的样本与生物化学分析。近来，数字影像技术已经发展并可以用于活细胞的观察。现今利用光学影像技术的观察已经可以观察数十纳米（nm）的标本。例如；干涉差显微镜；荧光撷像或是活细胞的操作方面都有长足进步。美国Cutera公司研发的这项技术称Titan技术，其光谱范围在1100-1800nm，靶组织为水。真皮网状层含水是最多，吸收红外光能转化热能，作用于真皮促其产生胶原。此项技术也被形象地称为“光波拉皮”。
特别值得提到的生物医学领域的金纳米棒的光学特性，具有横向等离子共振吸收和纵向等离子共振吸收特性，这一特性在生物和化学传感方面有着广泛而重要的应用前景。
总之，物理学极大的促进了医学的发展，现代医学依赖于物理学融于物理学的程度也越来越高。作为物理学必定在医学中运用的更加广泛，并未人类发展做出更大的贡献。
参考文献：
光学诊断技术范文5
【关键词】 视网膜静脉阻塞; 黄斑水肿；光学相干断层扫描; 曲安奈德
视网膜静脉阻塞(retinal vein occlusion RVO)是一种以视网膜静脉阻塞迂曲扩张及受累静脉引流区视网膜出血、水肿、渗出等为特征的严重影响视功能的眼病。而黄斑水肿是视网膜静脉阻塞最常见的并发症，也是视力减退主要原因之一［1］。光学相干断层成像术是近年应用于眼科临床的一种利用近红外光对生物组织进行高分辨率横断面扫描的新的影像学检查方法。可以清晰显示黄斑解剖结构并能发现微小病变。因此我们对一组视网膜静脉阻塞所致黄斑水肿的患者行曲安奈德球后注射前后采用OCT进行形态学分析及定量测量，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本院2010年1月至2011年6月就诊的视网膜静脉阻塞患者30例34 眼,视网膜中央静脉阻塞20例20眼，视网膜分支静脉阻塞10例12眼，男19 例, 女11 例, 年龄35~69(平均45.6岁)。视力< 0.05者2眼, 0.05~0.1者8眼，0.1~0.2 者9 眼,0.2~0.5者15眼。其中18 眼晶状体轻度混浊, 余眼前节检查均正常, 眼底检查见静脉迂曲扩张，受累静脉所辖区域见火焰状出血，黄斑中心凹反光消失，视网膜皱褶, 周围小血管迂曲。
1.2 检查方法 OCT 检查采用哥白尼3D频域OCT仪，该仪器由扫描机头、视频监视器、计算机辅助处理系统及打印机等组成。检查前患者用复方托品酰胺散瞳, 下颌置于颌架。扫描方式: 以中心凹为中心每间隔45°行放射状扫描。扫描长度10 mm，并随病变范围而调整，对黄斑水肿厚度进行定量测量。
1.3 治疗方法 所有患者行曲安奈德20 mg球后注射，注射前、注射后1周、2周、1个月、3个月、6个月复查视力并行OCT检查，操作由同一名技师完成。
2 结果
2.1 视网膜静脉阻塞OCT图像特征 黄斑区视网膜海绵状水肿、囊样水肿、神经上皮浆液性脱离、黄斑区出血、渗出。
2.2 黄斑水肿的定量测量 34眼注射前黄斑水肿厚度为232~695 um, 平均378.4 um。伴神经上皮浆液性脱离10眼。
2.3 曲安奈德20 mg球后注射后1周、2周、1个月、3个月、6个月检测视力及应用OCT测量黄斑水肿厚度，将注射前与注射后不同时间点患者视力及黄斑区厚度应用SPSS 10.0进行比较, 结果见表1。
3 讨论
光学相干断层扫描(OCT) 利用光反射进行测量, 其轴向分辨率可达到5 um, 可以清晰地显示视网膜精细结构, 对于黄斑病变诊断、病情随访及定量评估均有重要的临床意义。以往对于视网膜静脉阻塞所致黄斑损害主要依靠眼底镜及眼底血管荧光造影，而OCT能提供黄斑的断层扫描图像，清晰显示黄斑解剖结构并能发现微小病变。在本组实验中，采用OCT行黄斑形态学分析及厚度定量测量，结果表明在曲安奈德注射后1周、2周、黄斑水肿厚度较注射前减轻，视力较前提高。OCT 可在注射药物后对黄斑中心凹恢复情况进行观察, 动态监测黄斑部厚度及水肿的变化, 可为治疗后随访提供更加有力的依据,同时由于此种检测手段无创伤、无刺激、检测时间短的优点易为患者接受。同时OCT成像简明易读，可以直观向患者解释病变改善情况及视力不能明显提高的原因。OCT 检测也具有局限性, 当屈光间质混浊及高度屈光不正时,将严重影响检查的准确性。故临床上应采取眼底检查、血管荧光造影及OCT 联合的方法对视网膜静脉阻塞进行诊断、治疗评价及视力预后预测。
光学诊断技术范文6
郭 磊 ，周书宁
河南省尉氏县供电局 ， 河南开封 475500
摘 要 红外诊断技术以其不断电、直观准确、非接触等优点成为了对电力设备进行运行状况检测和判断故障的
有效途径。本文首先介绍红外诊断技术的特点 ，然后结合实际工作经验 ，重点对红外诊断技术在电力设备诊断和维
护中的应用进行分析 ，为电力设备的实际检修工作和红外诊断技术的应用提供基础。
关 键 词 电力设备 ；检修 ；红外诊断 ；应用
0 引言
红外诊断技术是在上世纪 60 年代进入电力设备检修领域的 ，由于其远距离、快速、直观、不断电等特点 ，可以在运行
中对设备的早期缺陷作出可靠预测 ，便于工作人员及时采取措施进行预防 ，保证了电力系统的安全可靠运行 ，在电力设备检
修领域推广十分迅速。我国的电力行业在 1990 年前后引入了红外热像仪，并开展红外诊断技术的理论研究与探讨。近年来，
红外诊断技术作为一种无损检测手段在电力设备状态检修中得到了广泛的应用 ，在国家电网 《 输变电设备状态检修试验规
程 》 中红外诊断被列为所有设备的例行试验项目。
1 红外诊断技术的原理与特点
1.1 原理概述
红外线和人们熟知的可见光都属于电磁波 ，只不过可见光的波长为 0.38μm~0.78μm，属于人眼可以感受的范围 ，但是
红外线的频谱范围为 0.78μm~1000μm，人眼无法感受的。人们已经研究表明 ，自然界内一切高于绝对零度（-273℃）的物
体都在自发的、不间断的向外辐射红外线 ，并且辐射出的能量随着温度的升高而增强。而红外诊断技术则基于这种自然界最
广泛存在的辐射进行研究。以红外热像仪为例 ，其红外探测器会将物体辐射信号转变为电信号 ，电信号的强热与物体所释放
的能量成正比 ，因而热像仪的输出信号可以很好的模拟出被测物体表明的温度空间分布情况。
1.2 红外诊断技术的特点
1）没有电磁干扰 ，无需接触和停运设备 ，可以有效的对
电气设备进行大范围的检测 ，如悬空的高压线、大型变电站、运行中的发电机等 ；
2）检测效率高 ，检测结果直观、准确 ，可以检测出各类设备外部的接触性过热故障 ，而且能够有效的设备内部绝缘、线路回路缺陷等故障 ；
3）检测手段成熟 ，降低了劳动成本 ；
4）检测数据存储方便 ，有利于对已有故障进行有效分析 ，为后期的维护和建设提供可靠的依据 ，提高设备运行效益。
2 红外诊断技术在电力设备中的应用
2.1 红外诊断技术的常用产品
1）红外测温仪红外测温仪主要由光学系统、信号处理系统、显示系统以
及光电探测器等部分构成。首先光学系统会将其可视范围内的被测物所辐射的红外能量进行汇聚 ，然后光电探测器会将该能
量转换为相应的电信号 ，该信号会被进一步的处理而最终转变为显示屏幕上的温度值。红外测温仪主要应用在电力设备外部
热故障诊断 ，如接头的接触不良、器件表面的绝缘性能下降等。
2）红外热像仪
红外热像仪主要由光电探测器、光学成像物镜和光机扫描系统 ，显示系统等部分构成。光机扫描系统将被测物的红外辐
射能量分布情况传输给探测器 ，进而探测器对该红外辐射能转换为电信号 ，电信号经过进一步的处理和转换变为显示屏上的
红外热像图。这种热像图最主要的特点就是能真实的反映出物体表面的热分布场 ，能量辐射高的部分图像就明亮 ，反之就会相对暗些。
红外热成像仪可以有效对电力设备内外的热故障进行有效判断 ，将其对设备温度的感应形成相应的热分布图 ，以图像的
明暗来反映设备内部器件温度的高低 ，进而对导电回路连接情况、电压分布情况、内部绝缘情况进行有效分析。
2.2 红外诊断技术在电力设备中的运用
虽然我国的电力行业在红外诊断技术方面起步较晚 ，但是在发电、输电、变电各方面的应用都取得了很好的效果。在发电检修方面 ，
红外热成像仪可以用来检测锅炉和汽机的绝热情况 ，对发电机定子铁芯的绝缘以及一些接触点的焊接质量。在
变电方面可以对大型变电站进行定期巡检 ，如可以对变压器的各部件的热成像情况进行比较和分析 ，及时有效的发现主变套管及
外壳漏磁等问题 ，便于维护人员及时的消除事故。输电方面 ，红外诊断技术可以对线路的接头处进行可靠的诊断 ，迅速
准确的发现接线点的接触不良、绝缘损坏或污秽以及材质工艺不良引起的局部发热或整体发热情况。下面对一些典型电力设备的红
外检测效果进行简单介绍 ：
1）电力变压器在端部出现局部高温现象。这种情况套管内部件接触不良引起的 ；
2）断路器的一些金属部位的瓷套出现稳定异常。这种情况可能是断路器内的触头接触不良导致的 ；
3）电力设备的避雷器型号较多 ，但它们在运行时都有轻微发热的器件。其热像特征的共同点是热场的分布性对均匀 ，有时会出
现中间温度略高、两端稳定稍低的情形 ，但总体温差不大。当其温度场出现稳定分布不均匀 ，温差大的异常情况 ，则可判断该设
备存在缺陷 ，其温度不均匀度直接反应了缺陷的严重情况。
2.3 红外诊断技术的分析方法
1）表面温度判断法
参照 DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》等有关技术条款，当设备表面的温度值超出了规范中的标准值，
那么可以根据设备的运行情况、环境情况、温度超标程度以及已有数据等判断设备是否存在问题。局限性在于主观性强 ，误判的可能性大 ；
2）相对温差判断法
这种方法主要针对电流致热型设备 ，当导流部分出现温度异常后 ，可以取两个监测点 ，利用 [(T1 － T2)÷(T1 －
T0)]×100% 算出相对温差值 ，然后参照相关的规范进行判断。其中 T0 为环境参照体的温度 ，T1 为发热点的温度 ，T2 为正常点的温度 ；
3）同类比较法
主要是针对同一电气回路中的相同设备 ，但某一设备出现温升后 ，与其同回路的设备进行比较 ；
4）热谱图分析法 此类方法主要用于电压致热型设备 ，根据同类设备的正常和异常情况下的热谱仪来对设备的运行情况进行判断 ；
5）档案分类法档案分析法需要建立大量设备的资料 ，进而分析同一设备在不同时期的数据变化趋势 ，从而诊断设备是否正常。
3 结论
红外诊断技术在电力设备上的应用已经取得了很大的进步 ，弥补了一些不易或无法发现的设备缺陷 ，并建立了一些设
备的在线监测功能 ，促进了电气设备检修由定期检修向状态检修过渡。同时 ，我们应该注重对科技升级和检测人员的培训 ，
深入掌握电气设备的运行、仪器的原理以及各种影响因素 ，推进红外诊断技术在电力设备诊断中的规范化应用。
参考文献
[1]陈昱同，何杰，闫杰.红外诊断在电力设备状态检修中的应用[J].山西电力， 2011(3).
[2]赵荣昌.红外诊断技术的原理及其在电厂的应用[J].燃气轮机技术，2006(3).
[3]赵国华.红外诊断技术在设备状态检修中的应用[J].中国科技信息，2010(24).
