医学光子技术分类及医学成像技术详解

技艺分为两大类：光子诊断医学技艺与光子调整医学技艺，前者是以光子动作消息载体，后者则以光子动作能量载体。 目前，无论是光诊断仍是光调整技艺，众以激光为光源。借使着眼于人体利用为对象，这两种技艺则归属于激光医学领域。激光医学是

激光光谱以其极高的光谱和时辰分袂率、灵巧度、无误度以及无损、安适、敏捷等好处而成为医学光子学的紧要斟酌范畴。跟着激光光谱技艺正在医学范畴利用斟酌的深切发展，一门有发扬潜力和利用前景的“医学光谱学”逐步造成。

已对激光诱导生物结构自体荧光和药物荧光诊断动脉粥样斑块和恶性肿瘤实行了临床前的斟酌。内容涉及光敏剂的接收谱、饱舞与发射荧光谱以及各类波长激光饱舞下平常结构与病变结构内源性荧光基团特质光谱等。正在此根蒂上还斟酌了用于癌瘤诊断和定位的及时荧光图像处罚体系。

激光荧光光谱诊断肿瘤技艺的斟酌向来倍受体贴，光谱搜检法的灵巧度很高，如能找到肿瘤细胞的特质荧光峰，来诊断癌细胞的存正在，则对肿瘤的早期诊断和调整将起强盛影响。但至今该技艺正在临床上无法孑立动作癌细胞检测的凭借，合节源由是尚未找到癌细胞真正的特质荧光峰。现正在人们所谓的特质荧光峰实质上只是卟啉分子的荧光峰。客观和科学地推断激光荧光光谱对肿瘤的诊断圭臬是相称须要的。

目前，某些癌瘤的药物荧光诊断已进入临床试用，自体荧光的利用尚处于探寻之中。必要发展激光饱舞生物结构和细胞内物质的机理斟酌，探求激光诱发结构自体荧光与癌结构病理类型的合系性以及新型光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳饱舞波长等方面的斟酌，以期取得极其安闲、牢靠的特质数据，为诊断技艺的发扬供给科学凭借。

近年来，喇曼光谱技艺利用于医学中已显示出它正在灵巧度、分袂率、无毁伤等方面的上风，治服了荧光光谱技艺辨别病变结构是因为生物大分子荧光带较宽、易于重叠对确凿诊断带来的影响。目前，这一斟酌范畴尚处于起步阶段，应加紧发展以下斟酌使命：其一，对紧要医学物质的喇曼光谱实行斟酌，并创办其光谱数据库(网罗分子组分与布局相对应的敏锐特质谱线及其强度等);其二，斟酌疾病的喇曼光谱，解析从平常到病变流程中生物组分的转折与发病机理;其三，斥地小型、高效、实用于体外与体内的医用喇曼光谱仪和诊断仪。

超疾时辰分袂光谱比稳态光谱正在技艺上更灵巧、更客观和更具有拔取性。所以，将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学受到广博偏重，其一，应发扬超疾时辰分袂荧光光谱技艺，用于衡量生物结构及生物分子的荧光衰变时辰，解析癌结构分子驰豫动力学性子等，为进一步斟酌自体荧光法诊断恶性肿瘤供给根蒂数据;其二，应发扬超疾时辰分袂漫反射(透射)光谱技艺。以时域的角度衡量结构的漫反射，从而间接确定结构的光学特质。这是一种全新的、实用于活体的、无损和及时的衡量方式，为确知光与生物结构的彼此影响，管理医学光子学中根蒂衡量题目拓荒一条新径。应攥紧发展道理与技艺的斟酌，以取得有代价的活体光学参数，为光诊断与光调整技艺的发扬供给凭借。

人们悉力的方针是：发扬无辐射毁伤、高分袂率的生物结构光学成像方式与技艺，同时应具有非侵入式、及时、安适、经济、小型、且能监测活体结构内部处于自然状况化学因素的特征。目前斟酌使命苛重聚积正在以下几个方面：

1.时辰分袂成像技艺，它以超短脉冲激光动作光源，凭据光脉冲正在结构内传达时的时辰分袂特色，利用门控技艺别离出漫反射脉冲中未被散射的所谓早期光，实行成像。正正在斟酌的模范时辰门有条纹影相机、克尔门、电子全息等。该项技艺是光学层析(断层)制影(OT)技艺中最苛重的一种;

2.合联分袂成像技艺(OCT)。它采用的是弱合联光光源(如，弱合联脉冲激光或宽带的非合联光光源)，其合联长度很短(如20m)。应用光源的低合联功能通过散射介质来杀青成像，杀青法子有干预仪、全息术等;

3.漫射光子密度波成像技艺。透过生物结构的漫射光占相当大的比例，也可应用它实行医学成像。高频调制的光射入生物结构，被漫射后的光子正在生物结构内部呈周期漫衍，造成漫射光子密度波。这种光子密度波以肯定的相速率和振幅衰减系数正在生物结构中传达，又被折射、衍射、色散、散射，于是使之出射光领导生物结构内部布局的消息。衡量其振幅和相位，再历程准备机数据处罚便或许获得生物结构的相合图像。

4.图像重修技艺。生物散射介质的布局特质消息隐含正在漫射光中。若能找到描摹光正在介质中转移纪律，通过测试漫射光的相合参数，正在目力的散射旅途逆向追溯，则应能重修散射介质布局图像。如采用锁摸激光器作光源，条纹相机测试散射体周遭的漫射光的时辰分袂参量，再用逆题目算法实行图像重修。目前，逆题目算法概略有两类：一类为蒙特卡罗法，采用这种方式，图像重修精度高，然而准备繁复;另一类是基于光的传输方程，采用优化算法，凭据测试周遭时辰分袂率漫射光的信号实行图像重修。

除了上面四种技艺外，近年来还发扬了其它少许生物结构成像技艺，如空间选通门成像技艺、时辰分袂荧光成像、受激喇曼散射成像以及光声医学成像技艺等。目前，邦际上光学医学成像技艺尚处于初始斟酌阶段，离适用化再有相当隔绝，但人们曾经看到它初露曙光。

因为半导体激光用具有体积小、效能高、寿命景象众种波长可供拔取等一系列明显好处，是以它正在激光诊断医疗技艺中有逐步庖代其他众种激光器的趋向，从而有不妨成为激光医用仪器的最苛重光源。目前的景遇是：低功率半导体激光器，波长为800nm~900nm，功率为3~10mW，已逐步替换He-Ne激光器作映照调整和光针疗法，以及作各类指示光源;中功率器件，波长652nm~690nm，功率1~5W，已逐步替换染料激光用于光动力疗法，可调整较深部的肿瘤;高功率半导体激光器，也有不妨替换Nd：YAG激光调整机。如波长为800nm~900，功率为30W的高功率半导体激光，穿透结构深，实用于Nd：YAG激光所能调整的大一面病种。

近年来，值得提神的斟酌动向再有：其一是新使命波长激光医疗仪器的斥地;其二是Ho：YAG和Er：YAG激光手术刀走向适用化;其三是腔内调整实用的光纤内窥式激光医疗技艺的斥地;其四是激光医疗兴办杀青智能化。