生物医学光子学研究
光子学技术在生物医学光学检测中的使用教程
光子学技术在生物医学光学检测中的使用教程光子学技术是一种应用光子学原理和技术进行研究和开发的技术，在生物医学领域中有着广泛的应用。
它通过利用光的特性，可以实现对生物体内部结构、功能和病理变化进行非侵入性、高灵敏度的光学检测。
本文将介绍光子学技术在生物医学光学检测中的使用教程，旨在帮助读者更好地了解和应用这一领域的技术。
第一部分：光子学技术简介光子学技术是一门研究光的特性和应用的学科，主要涉及光源、光纤传输、光探测器等方面。
在生物医学光学检测中，光子学技术可以被广泛应用于成像、谱学和治疗等方面。
第二部分：光子学技术在生物医学光学成像中的应用1. 光学相干断层扫描（OCT）：OCT是一种高分辨率的光学成像技术，通过测量光信号的幅度和相位，可以实现对生物组织内部结构的成像。
它在眼科和皮肤科等领域中被广泛应用。
2. 荧光成像：荧光成像技术可以通过标记生物分子的荧光染料，实现对生物体内特定分子的成像。
它在癌症早期诊断、药物研发和生物研究中有着重要的应用。
3. 多光子显微镜：多光子显微镜利用非线性光学效应，实现对生物样本的高分辨率三维成像。
它在神经科学、细胞生物学和生物医学研究中被广泛使用。
第三部分：光子学技术在生物医学光谱学中的应用1. 傅里叶变换红外光谱学（FTIR）：FTIR是一种通过分析物质与红外光相互作用产生的光谱信息，用于鉴定和分析物质的成分和结构。
它在药物质量控制、化学组织学和代谢组学研究中被广泛应用。
2. 表面增强拉曼光谱学（SERS）：SERS利用纳米粒子表面的等离子体共振效应，增强拉曼散射信号，可以实现对微量分子的高灵敏度检测。
它在疾病诊断和生物传感器研究中有重要的应用。
第四部分：光子学技术在生物医学治疗中的应用1. 激光治疗：激光治疗利用激光的特性，通过选择性照射生物组织，实现对疾病的治疗。
它在皮肤病、白内障和癌症治疗中被广泛使用。
2. 光动力疗法：光动力疗法是一种利用光敏剂和光激发的反应，破坏病变组织的治疗方法。
光子学技术在生物医学工程中的应用指南
光子学技术在生物医学工程中的应用指南简介生物医学工程是将工程学的原理和方法应用于生物医学领域的交叉学科。
光子学技术在生物医学工程中的应用日益广泛，它提供了一种非常有前景的方法来研究和治疗人体内的生物系统。
本文将介绍光子学技术的基本原理、在生物医学工程中的主要应用领域，并提供一些实用的应用指南。
光子学技术的基本原理光子学是关于光与其在材料中的相互作用的研究。
光子学技术利用光的性质来研究和操作生物系统。
它主要基于三个基本原理：光的散射、吸收和发射。
光的散射可以提供组织的结构信息，吸收可以用于成像和治疗，发射则可以用于检测和诊断。
光子学技术在生物医学工程中的应用领域1.光学成像技术光学成像技术可以提供高分辨率、无创伤的图像，帮助医生观察和诊断疾病。
其中最常见的是光学相干断层扫描（OCT）技术，它通过测量光线与组织之间的反射和散射来生成显微结构图像，用于视网膜和皮肤病变的检测与诊断。
2.光学传感器光学传感器利用生物组织对光的吸收、散射和发射的特性来监测生理参数的变化。
例如，脉搏波传感器可以测量脉搏波形、心率和血氧饱和度。
此外，光学传感器还可以用于检测血糖、血液pH值和氧气分压等重要指标。
3.光声成像技术光声成像技术结合了光学成像和超声成像的优势，可以提供高对比度和分辨率的图像，并将其应用于肿瘤检测和治疗。
光声成像技术利用激光照射生物组织，组织的吸收会导致热膨胀并产生声波信号，通过检测声波信号来重建图像。
4.光动力疗法光动力疗法是一种非侵入性的治疗方法，通过激活光敏剂来破坏肿瘤细胞或有害微生物。
这种治疗方法具有选择性和精确性，可以避免对健康组织的损伤。
光动力疗法正在被用于治疗癌症、皮肤病、眼科疾病和感染性疾病等。
光子学技术的应用指南1.合适的光源选择不同的光子学技术需要不同的光源。
对于光学成像技术，激光光源是常用的选择，可以提供高强度、单色和直线传播的光线。
对于光动力疗法，光源需要具有特定的波长和功率，以激活光敏剂。
光子学技术在生物科学研究中的应用
光子学技术在生物科学研究中的应用光子学技术是关于光的产生、传输、控制和检测的学科，光子学技术的发展为生物科学研究带来了许多突破。
光子学技术利用光子的特性，结合各种检测手段和光学器件，对生物系统的结构、功能和动态变化进行非侵入性的观测和分析，促进了生物科学的快速发展。
本文将探讨光子学技术在生物科学研究中的应用，并讨论它们的优势和前景。
首先，光子学技术在生物体内部的显微成像方面有重要应用。
传统的显微镜技术受限于分辨率和深度，不能观察到生物体内部的细节。
而通过使用光子学技术，例如光学相干断层扫描（OCT）和多光子显微镜（MPM）等，科学家们可以在活体内部获得高分辨率的显微图像。
这些技术基于光的干涉或非线性效应，能够实现纳米级或亚米级的分辨率，同时也能够观察到细胞、组织和器官的三维结构和动态过程。
这对于研究癌症、神经科学、心血管生物学等领域具有重要意义。
其次，光子学技术在生物分子和细胞研究中也发挥了重要作用。
在光子学技术的帮助下，科学家们能够通过分析光的相互作用和特性，了解生物分子的结构、功能和相互关系。
例如，荧光显微镜技术通过荧光标记物识别和追踪细胞内的特定分子，从而揭示生物分子的动态行为。
此外，拉曼光谱技术可以通过分析样本中散射光的频率和强度变化，来分析生物分子的组成和结构变化。
这些技术为生物分子研究提供了快速、灵敏和非破坏性的手段。
光子学技术还在生物科学研究中推动了生物传感和分析领域的发展。
生物传感器是能够通过光信号检测和转换来检测生物分子的装置。
例如，表面等离子共振传感器（SPR）通过检测光在金属表面和生物分子之间的相互作用来测量目标分子的浓度和相互作用强度。
这种技术在生物医学、食品安全和环境监测等领域具有重要应用。
此外，光子学技术在基因测序、蛋白质组学和细胞信号传导等分析中也发挥了重要作用，为生物科学研究提供了高通量、高灵敏度和高选择性的分析手段。
光子学技术在生物科学研究中的应用前景广阔。
随着光子学技术不断发展和创新，新的光学器件和方法不断涌现，为生物科学研究提供了更多的工具和解决方案。
生物医学中的生物光子学分析新方法
生物医学中的生物光子学分析新方法光子学是一种研究光的基本性质及其在科学、工程、医学等领域中的应用的科学工具。
生物光子学则是将光子学应用到生物医学领域，研究光与生物体之间的相互作用以及光在生物体内部的传播规律和机制。
生物光子学不仅有助于人们更好地了解生物体的结构和生理功能，还为生物医学成像和诊断提供了一种新的手段。
近年来，随着光学技术的发展和进步，生物光子学的研究也得到了大力的推进和发展。
其中，生物光子学分析方法的研究成果更是让人眼前一亮。
下面就让我们来看看生物光子学分析新方法。
一、光学相干断层扫描成像光学相干断层扫描成像（OCT）是一种高分辨率非接触式成像技术，能够实现对样品三维结构的快速无损成像。
OCT技术依据光的反射能力将样品分成不同的界面，在获得图像时，只需要记录不同深度处的反射光强度即可。
由于OCT成像分辨率高、分析速度快，因此在生物医学领域被广泛应用于眼科、皮肤学等疾病的诊断和组织学研究。
二、光学透明性成像技术光学透明性成像技术（OPT）是一种新型的三维成像技术，也是一种非接触式成像技术。
OPT利用样品对光线的折射、散射等特性，实现对样品的三维成像。
OPT技术不仅可以实现高分辨率、无损的三维成像，还可以实现全息成像、斑点投影成像等诊断方法。
由于其高分辨率、高速度、成像深度等优点，OPT技术已被广泛应用于生物研究、医学诊断等领域。
三、多光子显微成像技术多光子显微成像技术（MPM）是一种得到生物样品内部结构图像的成像技术。
MPM利用两个或多个低能量的长波长激光共同作用于样品，使样品分子发生非线性光学效应，从而产生显微图像。
MPM技术相比传统显微成像技术具有分辨率高、成像深度大等优点，并且不需要染色。
它在生物成像、药物递送、细胞功能研究等领域都有着广泛的应用前景。
四、荧光计量成像技术荧光计量成像技术是一种利用分子比例分析分析细胞内生物大分子的量和质量的技术。
这种方法可以实现对分子的动态实时跟踪，对复杂机制的研究具有重要意义。
生物医学光子学
生物医学光子学biomedical photonics 定义：运用光子学原理和技术，为医学、生物学和生物技术领域中的问题提供解决方案即构成生物医学光子学的研究内容。
生物医学光子学涉及对生物材料的成像、探测和操纵。
在生物学领域，主要研究分子水平的机理，监测分子结构与功能，在医学领域，主要研究生物组织结构与功能，能对生物体以非侵入的方式，实现宏观与微观尺度分子水平的疾病探测、诊断和治疗。
研究内容：生物医学是光子学的一个重要应用领域, 两者的交叉形成了新兴学科“ 生物医学光子学”. 主要研究内容包含: 一是生命系统中产生的光子及其反映的生命过程, 以及这种光子在物学研究、医学诊断与治疗方面的重要应用; 二 是医学光学与光子学基础和技术 , 包括组织光学、光与组织相互作用和组织工程、新颖的光诊断和光医疗技术及其作用机理的研究等. 生物医学光子学目前仅具雏形, 但其发展之快引人注目.新进展：近年来, 在国家自然科学基金、省部级基金以及其他基金项目的资助下, 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optical coherence tomography, 简称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, 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. 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方兴未艾, 呈现与国际同步的态势。
光子学技术在生物医学中的前沿研究进展
光子学技术在生物医学中的前沿研究进展引言：光子学技术作为物理学中的一个重要分支，在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
它利用光的性质和现代光学技术，研究光的产生、检测、操控和应用，为生物医学研究提供了独特的工具和方法。
本文将着重介绍光子学技术在生物医学中的一些前沿研究进展以及它们在疾病诊断和治疗上的应用。
一、光学成像技术在生物医学中的应用光学成像技术是利用光的散射、吸收、传播等特性来观察和研究生物体结构和功能的一种非侵入性手段。
近年来，光学成像技术在生物医学中的应用取得了长足的进展。
例如，多光子显微镜技术可以用来观察细胞内部结构和分子运动等细节，为细胞生物学研究提供了重要的工具。
另外，近红外光谱技术可以通过测量组织中的光的散射和吸收来判断组织的氧合程度，从而实时监测脑缺氧、心血管疾病等病理过程。
二、光激发发光技术在生物医学中的应用光激发发光（Photoluminescence）技术是利用光的激发作用使物质发出特定的荧光信号，从而实现对物质结构和性质的研究。
在生物医学中，光激发发光技术被广泛应用于细胞和生物分子的探测和定量分析。
例如，荧光标记技术可以通过荧光染料对细胞内特定分子进行标记，通过检测发出的荧光信号来研究细胞功能和疾病机制。
此外，近年来还发展了基于量子点和纳米材料的荧光成像技术，具有高亮度、长寿命等优点，被广泛用于细胞追踪、分子探针和药物递送等方面。
三、光传感技术在生物医学中的应用光传感技术是利用光的散射、吸收等特性来检测和测量物理量、化学物质等的一种敏感手段。
在生物医学中，光传感技术被广泛应用于生物体内的生理参数和药物监测等方面。
例如，光纤传感技术可以通过嵌入光纤探头测量组织中的温度、压力等参数，实现对病灶的定量诊断。
此外，光学腔体传感器技术可以通过光的干涉或共振效应来实现对细胞内或生物分子的微量检测，拥有高灵敏度和高选择性的特点。
四、光治疗技术在生物医学中的应用光治疗技术是利用光的能量来治疗肿瘤和其他疾病的一种疗法。
生物医学光子学技术研究进展
生物医学光子学技术研究进展随着现代医学的快速发展，生物医学光子学技术正在成为医学领域的一个热点话题。
这种技术利用光子学原理进行研究和治疗，已经在激光治疗、光学成像等领域发挥了重大作用。
本文将从生物医学光子学技术的发展历程、应用范围、研究方向等方面进行深入探讨。
一、生物医学光子学技术的发展历程在大约100年前，医学界开始使用光学作为一种工具来探究人体内部结构和功能。
直到20世纪60年代，激光出现，这种技术才真正开始应用于医疗领域。
随着激光技术的不断发展，生物医学光子学技术也在不断地发展和创新。
20世纪70年代，光纤技术的发明和应用使激光技术在生物医学领域的应用更加广泛。
1983年，南非科学家K.C.Chu首次将激光用于治疗癌症。
此后，激光治疗迅速发展，成为了许多疾病的治疗方法之一。
21世纪初期，光学成像技术在医学领域的应用又取得了重大突破，这种技术利用光学信号来获得生物体内部的图像，能够不侵入地获得高质量的影像。
二、生物医学光子学技术的应用范围生物医学光子学技术主要应用在激光治疗、光学成像、生物传感、光遗传学等领域。
其中，激光治疗是目前生物医学光子学技术应用最广泛的领域之一。
激光治疗是利用激光能够聚焦和达到高能量密度的特性，破坏癌细胞或其他异常细胞的功能，从而达到治疗的目的。
光学成像是另一个比较重要的生物医学光子学技术应用领域。
这种技术利用光学信号来获得生物体内部的图像，提供了一种不侵入性的检测手段，特别是在心血管、神经等领域中应用广泛。
随着技术的发展，光学成像技术正在实现对活体细胞的实时测量，这将为生物医学研究提供更多可能性。
生物传感是利用生物体对光的响应，开发出一种高灵敏度、高分辨率的生物传感器的技术。
生物传感技术已经被广泛地应用于生命科学领域，例如癌症早期诊断、糖尿病检测、肾病筛查等领域。
最近，光遗传学也成为了生物医学光子学技术中的一个重要领域。
这种技术利用非天然光敏蛋白，通过光控制遗传信息的表达，实现基因分子水平的操控，从而为研究神经学、行为学、癌症研究等领域提供新的研究手段。
生物医学光子学研究
生物医学光子学研究生物医学光子学是一个新兴的交叉学科领域，将光子学理论、光学仪器技术与生物医学技术有机结合，用于探究生命科学中的许多复杂问题。
在最近的几十年内，生物医学光子学研究取得了重大进展，在生物医学图像处理、生物荧光显微技术、生物分子测量等方面都有了广泛的应用。
本文将从两个方向展开，介绍生物医学光子学的研究进展及应用。
生物医学光子学在生物医学图像处理中的应用生物医学图像处理是生物医学光子学非常重要的应用之一。
传统的医学图像处理主要是基于对图像的局部分析，而生物医学光子学引入了全局分析的思想，将生物医学图像处理提升到了新的高度。
光学叩合显微镜（FRET）是一种生物分子间能量转移的技术，它以一种生物分子的亚微米尺度相互作用为基础，可以在细胞和动物模型中测量分子交互作用。
它主要通过光学信号变化来感知分子交互作用，从而实现分子显微镜的功能。
FRET已经成为了研究许多重要生物分子间相互作用的工具，如离子通道和细胞膜上的受体。
在分子荧光显微镜技术的支持下，FRET在细胞和组织的水平上已经用于分析蛋白质交互作用和分子动力学等生物问题。
此外，基于超声和光学技术的组织成像技术也成为了生物医学光子学的一个重要方向，其中多光子显微成像（MPMI）是使用激光脉冲在组织中生成别于传统组织成像的多色荧光信号，可以为研究人员提供更详细的组织结构信息。
此技术已应用于对胶原蛋白、血管内皮细胞、淋巴结等生物组织领域的研究中，为生物医学分子学研究提供了一种新的思路。
生物医学光子学在生物分子测量中的应用除了生物医学图像处理，生物医学光子学还在生物分子测量中有着重要的应用。
利用生物组织的荧光或生物光散射等光学性质，可以研究生物分子的力学、结构和相互作用等信息。
生物组织的荧光和散射光提供了很多有价值的信息，如细胞和生物物质的形态和生理状况。
这些光学信号的探测和分析是生物医学光子学内的重要研究课题。
单分子荧光探针（SMFPs）技术是生物医学光子学在生物分子测量方面的一个重要成果，它能够在分子层面上检测到单独分子的信号，使得基因组和蛋白质组中的个别分子被检测、分析和操纵。
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生物医学光子学研究The Research on Biomedical Photonics本文作者徐正红女士，西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程研究所博士生；张镇西先生，西安交通大学生命科学与技术学院副院长、博士、教授、博士生导师。
关键词：光子学激光生物医学一、引言生命科学是当今世界科技发展的热点之一。
而光子学是随着近代科学技术发展而日益蓬勃发展的学科。
近年来一个以光子学与生命科学相互融合和促进的学科新分支――生物医学光子学（Biomedical Photonics）也随着激光技术、光谱技术、显微技术以及光纤技术的发展而飞速发展起来，它将开拓生命科学的新领域，成为本世纪的研究热点。
生物医学光子学可以分为生物光子学和医学光子学两个部分，分属生物学和医学领域，但二者存在相互交叠的范围，并无严格的分界。
也可以根据应用目的的不同，将生物医学光子学划分位光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域。
前者以光子作位信息的载体，后者是以光子作为能量的载体。
由于激光具有单色性好、高亮度，高密度、辐射方向性强的特点，无论光诊断还是光治疗技术，多以激光为光源。
随着激光器的不断发展，光子技术在生物医学领域的应用也层出不穷。
二、光子诊断医学技术1．概念生物光子学就是以研究生物体辐射的光子特性来研究生物体自身的功能和特性的学科。
在光子学产生初期，充满活力的生命科学就和光子学相互交叉渗透，促进了这一学科的发展。
它以生物系统的超微弱光子辐射（BPE）的发现和研究为基础的。
从1923年前苏联科学家Burwitch等人首次发现BPE现象到70年代后的研究表明，BPE现象是自然界普遍存在的一种现象，是生物体的一种固有功能。
除了少数原生生物和藻类等低级生物外，绝大多数动植物都能产生BPE。
BPE的光谱很宽，从紫外、可见光到红外波段。
奇妙的是，BPE的值和生物进化程度成正比，进化程度越高，其BPE值越大，辐射的波长越向红外扩展。
另外BPE具有高度的相关性，是生物体梁子效率及低的一种低水平化学发光。
80年代以来各国科学家进一步对BPE现象进行研究发现DNA是BPE的辐射源之一；BPE在细胞形态分裂前和死亡前强度会增大。
另外，癌细胞的BPE高于正常细胞。
这些研究表明：生物的自发超弱发光与生物体的氧化代谢、细胞的分裂和死亡、癌变、生长调控、光化学反应等许多基本的生命过程有着密切的内在联系。
有关BPE的研究也正向细胞、亚细胞和分子水平深入。
与之相关的理论和测试技术也在不断发展。
2．应用由于生物超弱发光与生物体的生理及病理有着密切的关系，所以生物光子学在临床诊断、农作物遗传性诊断及环境检测等领域可以有重要的应用。
●生物超弱发光的成像利用高灵敏度的探测和成像技术，结合数据融合技术，在可见和近红外波段获得生物体超弱发光的而二维图像，用于人体代谢功能与抗氧化、抗衰老机体防御功能的测量和研究。
亦可用于疾病的诊断。
例如，日本研制成第一台能探测大脑癫间病灶区的激光仪器，用很弱的近红外激光照射病人头部而得到大脑皮层的二维图像。
通过分析这些图象，可以了解癫间期大脑活动类型，有助于医生发现病灶。
和传统的打开头盖骨插入电极测量和用放射性同位素测定的方法相比，可以减少对病人的痛苦和伤害。
此外，波士顿儿童医院利用在组织内的光的吸收和氧的浓度有关这一特性，采用近红外光谱来监视婴儿脑细胞氧含量。
●生物系统的诱导发光生物体在外界强光的短暂照射下可诱导生物系统的光子发射。
这种随时间衰弱的诱导发光的强度远大于生物体自发光强度。
可以用于疾病诊断和食品质量的检测。
由于肿瘤患者和健康人相比，其血液和病变器官与组织的发光光子强度升高，在癌症的诊断方面有很好的应用，可以在肿瘤早期找出其存在位置，实现肿瘤的早期诊断和治疗。
目前有两种方法：1．外加光敏物质诊断根据荧光物质与肿瘤组织有很好的亲和力这一特点，可让患者静脉注射或口服光敏剂后（48～72小时），再接受光照，记录荧光光谱特性曲线，可以确定肿瘤位置。
这种方法由于受到其他组织荧光和自体荧光的干扰，容易引起误诊，且需要寻求更有效且无毒副作用的光敏剂。
在现阶段，新型光敏剂的发展是通过荧光对早期肿瘤检测方法的最有前途的改进。
经研究表明靛青绿衍生物比未改变的靛青绿更能提高药物代谢动力并获得更高的收效。
为了对新型光敏剂进行体内检测，LMTB在与西门子医药公司的合作中研制了一台近红外成像器，它由一个740nm的二极管激光器（1.5瓦）和一个冷却CCD照相机组成。
动物试验中，完整老鼠身体的近红外荧光可被成像，不同的滤光器设置允许使用不同的荧光基团。
我们可以清楚的看到肿瘤的位置。
2．自体荧光光谱诊断这种诊断技术不需要外加光敏制剂，利用人体组织在激光下产生的荧光来进行光谱分析分辨肿瘤。
无需口服或注射光敏剂，是一种无侵害性的、快捷诊断技术。
美国南卡罗来纳州克莱姆森大学研究人员用激光二极管发射出红外线光束，不必接触皮肤即可从16个点位穿透乳房，然后用计算机分析光子模式，再现乳房内部影像，可以发现小到5毫米的肿瘤。
加拿大Xillix公司将自体荧光光谱诊断技术与内窥镜技术相结合，研制了光致荧光内窥镜系统（LIFE），获取正常组织和非正常组织的荧光差别，实时显示图像或输出数字式静止图像，用于肺癌的早期诊断。
经过临床试验表明，在肺癌的探测和定位方面，LIFE系统准确效率比普通的内窥镜系统提高171％。
●激光扫描共焦显微技术超声波、CT、核磁共振等传统生物医学成像技术虽然可以获得人体组织在自然状态下的各种表像，但无法达到细胞级的分辨率。
而采用高分辨率的光学显微镜和电子显微镜又需要将组织切片分析，无法对活组织成像。
激光扫描共焦显微镜却可以进行光学断层分析获取生物样本的三维图像，实现对组织的动态成像，使研究人员观察到细胞与细胞相互作用、组织再生、光与组织的物理和生物效应、细胞内的生化成分和离子浓度等，从而成为生物学和医学研究的新技术和新手段。
原理如下：激光聚焦成线度接近单个分子的极小斑点，照射样品，使之产生荧光，但只有焦点处的荧光可以被探测到，离开焦点的荧光将受到紧靠探测器的空间滤波器的阻碍，不会进入探测器，可以得到样品细胞一个层面的图像。
连续改变激光的焦点，可在一系列层面进行扫描，得到整个样品细胞的三维图像。
目前，利用多光子技术，用近红外光激发可以减小单光子激光扫描共焦显微镜对细胞的损伤，可以观察到样品更深层的荧光成像，具有更高的分辨率。
是目前的发展方向。
●光学相干层析技术（OCT）将光学相干技术与激光扫描共焦技术相结合的光学相干层析技术（OCT），利用了相干仪的高灵敏度外差探测特性，及只有探测光束焦点处返回的光才有最强的干涉信号被探测到，而离开焦点的散射光不会被探测成像这一激光共焦显微技术的结合。
避免了单一激光扫描共焦显示技术只能用于透明组织，如角膜、皮肤这一缺点，可以用于探测食道、宫颈、肠道等器官，使医生看到10微米大小的组织，无损伤地了解组织结构及成分。
特别值得一提的是它可以用于探测心脏、脑等以往无法活检的器官和组织，所以，OCT在医学上被称为"光学活检"。
●光学光钳技术激光光钳是一种利用高斯激光光束的梯度压力将微粒移到激光束焦点附近的装置。
微粒处于按高斯分布的激光束中时，由于光场强度的空间变化，光束对微粒产生一种梯度压力，驱使其移向光束中心，并稳定在那里。
激光束如同一?quot;钳子"抓住微粒，随其移动，可以无损地操纵如细胞、细菌、病毒、小的原生动物等生物粒子，为微生物学家、医学工作者提供新的有力工具。
为了减小对微粒的影响，多采用近红外激光。
德国生物学家用激光在卵子细胞周围的保护层（蛋白质和碳水化合物）上打孔，利用光钳将精子抓住并送入卵细胞，从可以帮助那些缺少尾巴或无法游动的精子与母卵细胞结合，从而大大提高了体外受精的成功率。
●激光加速对DNA的研究基因是生物遗传、突变的基本单位。
人类基因组共有3×109个碱基对（DNA），弄清这些碱基对的序列情况是研究生命科学、了解生命奥秘的基础。
利用人工方法识别这些碱基对需要1000年时间。
单由于引入了光子学技术，大大促进了DNA的研究进程。
美国加州大学采用激光毛细管列阵电泳法，在7分钟内读出200个碱基对，精度达97％，比通常的板凝胶技术快得多。
此外，日本东北大学、路易斯安娜州立大学、艾奥瓦州立大学的研究人员都利用光子学技术采用不同的方法来实现对DNA的快速识别。
加利福尼亚的Affymetrix公司已开发了基因芯片技术，它将照相平板印刷术和化学合成技术相结合，在不到1.28cm2的面积上产生高密度的DNA探头阵列。
利用激光共焦扫描显微技术识别DNA。
●激光挑选癌细胞美国国家健康研究所研制出一种带有固体激光器的立式显微镜。
在用显微镜观察肿瘤的病理样品时，病理学家可以用脉冲工作的激光束激活罩在样品上的透明热塑膜，使之与他选择的癌细胞热熔在一起。
这样在取出膜的同时可以取出被选的癌细胞，进行近一步分析研究。
●细胞快速分析识别美国Sandia国家实验室成功地研制出一种含有细胞地生物微腔半导体激光器。
以透明地细胞作为波导材料来改变激光横模结构，从而使激光光谱发生变化。
由于每一种细胞都能使激光输出带有可识别地信号，可以根据光谱识别细胞而不需要成像，因此识别速度很高。
每秒能识别2万个细胞三．光子治疗医学技术1．概念光入射到人体组织后，一部分会反射回来，一部分被组织吸收，还有一部分被人体组织向四周散射。
人体不同组织对不同波长光的吸收能力也不同。
光照射人体组织后，根据照射的波长和时间不同，对组织有以下五种作用，分别为：光化学作用、热相互作用、光蚀除、等离子体诱导蚀除和光致破裂。
如图1所示，激光医学相关的总的能量密度范围是从1J/cm2到1000J/cm2，暴光时间也是造成光与组织相互作用多样性的主要参数。
图1 激光与组织相互关系图，圆圈仅大致给出有关的激光参数据。
由Boulnosi(1986)修正2 主要应用●光子动力学医疗（PDT）利用癌细胞与正常细胞对某些光敏药物的亲和力不同的特点，使光敏物质只集中于肿瘤组织中，在光的照射下使光敏药物产生氧化能力很强的单态氧，能有效地杀死癌细胞。
具体做法使给别人注射光敏药物，在48或72小时后，正常组织将药物代谢排除，而肿瘤组织代谢较慢。
此时可以用低功率激光照射可疑区域，根据荧光光谱确定肿瘤位置。
再用高功率激光（630～690纳米染料激光或半导体激光），通过光纤去激活药物，产生毒性反应，杀死癌细胞。
这一技术成功应用于肺癌和其他癌症地治疗。
●激光美容利用激光照射皮肤后的选择性光热作用，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、去毛和治疗各种皮肤病的目的。