生物光学测量及医学应用医学科技论文
生物光学技术在分子医学中的应用
生物光学技术在分子医学中的应用在医学领域中，生物光学技术被广泛应用于分子生物学和分子医学研究中。
它是一种可以用来观察分子结构和功能的非常有力的工具，也是一种非常有前途的医学研究技术。
生物光学技术的应用不仅仅是为了观察分子结构和发现新药物。
它也可以帮助医生更好的了解病情，甚至是预测治疗效果与患者生活质量。
本文将介绍生物光学技术的一些应用，并讨论它们在分子医学中的作用。
荧光染色荧光染色是生物光学技术最常用的技术之一。
荧光染色是使材料发出荧光，以便通过荧光显微镜观察某些分子的位置，结构和功能。
荧光染色可以用于生物学研究中的很多方面。
例如，在对血液、组织、器官和细胞的成像分析中，荧光染色可以帮助诊断疾病，比如癌症。
此外，荧光染色还可以用于疫苗研究、基因研究以及治疗方案的开发。
单细胞立体成像技术单细胞立体成像技术是通过多光子显微镜和荧光分子探针，对细胞和组织进行成像研究的技术。
这种技术可以帮助科学家们观察细胞内的结构和组织构成，并且了解细胞内物质的运输和交互。
利用单细胞立体成像技术，可以更清晰地看到细胞生长和分裂的过程，以及研究细胞基因表达的变化和异常发展的细胞机制。
因此，这种技术在治疗疾病方面也有着很大的潜力。
基因诊断技术生物光学技术也可以用于基因研究和诊断中。
基因诊断是通过基因筛查检测并确定疾病的发生和进程，以便基于观察结果决定治疗方案。
生物光学技术可以帮助科学家们观察基因表达差异，并通过比较不同组织和细胞的表达差异而进行疾病预测和诊断。
利用生物光学技术，科学家们可以快速地确定基因表达的单位，确定生物分子以及疾病进程的行进。
对疾病的更好理解将使医生能够更加精准地进行治疗，以提高疗效和降低治疗成本。
分子影像技术分子影像技术是生物光学技术在医学领域中的另一种应用。
分子影像技术可以帮助医生通过特异性的荧光探针来检查特定的细胞类型和分子在人体内的活动。
通过分子影像技术，医生们可以了解特定疾病的发展过程，以及特定疾病的症状是否与特定的基因和蛋白质表达有关。
光学测量技术在医学诊断中的应用
光学测量技术在医学诊断中的应用光学测量技术是指利用光学原理和光学仪器，测量物体表面形状、光学性质、材料特性等的一种技术。
近年来，光学测量技术在医学诊断领域的应用越来越广泛。
本文将介绍光学测量技术在医学诊断中的应用现状和前景。
一、光学测量技术在眼科诊断中的应用眼睛是人体最重要的感官器官之一，因此对眼睛的诊治特别重视。
光学测量技术在眼科诊断中具有重要的应用价值。
例如，利用角膜地形图仪测量角膜曲率可以帮助医生评估患者是否患有近视、远视等眼差。
此外，近年来，光学相干层析术（OCT）已经成为眼科医生诊治各种眼部疾病的重要工具。
OCT可以将眼部组织层面的图像详细展示，帮助医生观察疾病的部位、范围和严重程度，提高诊断的准确性。
二、光学测量技术在皮肤疾病诊断中的应用皮肤是人体最外层的保护层，在日常生活中容易受到伤害，如烧伤、病菌感染等。
因此，皮肤疾病的治疗一直是医学的重点之一。
光学测量技术在皮肤疾病的诊断中也有着重要的应用。
例如，皮肤镜技术可以帮助医生观察皮肤表面的状况，判断病变的部位和严重程度；皮肤色素测量技术则可以精确地测量皮肤色素沉着和斑点分布，对于黄褐斑和雀斑等常见皮肤问题的分析和判断非常有意义。
三、光学测量技术在癌症诊断中的应用癌症是一种极恶性的疾病，早期诊断对于治疗的成功与否至关重要。
光学测量技术在肿瘤诊断中也有着广泛的应用。
例如，近红外光谱成像技术可以通过肿瘤组织中的生物分子吸收和散射的近红外光谱信号，识别出肿瘤组织和正常组织的差异，从而较好地实现肿瘤的早期诊断。
此外，根据病人口腔内的荧光反应，可采用荧光光学扫描技术，查出和定位口腔、咽喉、头、颈和肺癌，为治疗提供更准确的定位和更高效的方法。
四、光学测量技术在脊椎疾病诊断中的应用脊椎疾病是人群中比较普遍的疾病，如腰痛、颈椎病等。
传统的脊骨矫治方法往往需要大量的人工测量及评估，测量过程中往往存在一定的误差，不能满足精确度的要求。
而光学测量技术可以通过数字式化的方法更加准确地测量出脊柱的细节参数，能够更加准确地评估脊骨矫治的效果和矫正数据的变化情况，更加方便医生对患者进行临床监测和治疗。
光学测量技术在医疗中的应用研究
光学测量技术在医疗中的应用研究一、引言光学测量技术是一种应用于物理学、化学、生物学、医学等领域的测量技术。
近年来，随着光学测量技术的发展和应用，其在医疗领域中的作用也越来越重要，被广泛应用于医学图像处理、激光治疗、眼科检查等多个方面。
本文将重点介绍光学测量技术在医疗中的应用研究。
二、光学测量技术在医学图像处理中的应用医学图像处理是医学领域中的关键技术之一，是实现现代化医学诊疗的重要手段。
光学测量技术在医学图像处理中的应用主要有以下几个方面：1.超声成像超声成像技术是一种流行的医学图像处理技术，可以对人体内部的组织和器官进行高分辨率成像。
光学测量技术可以通过衍射、反射等原理，利用超声波与人体内部的组织和器官相互作用的效应，实现对人体的成像。
2.光学相干断层扫描（OCT）光学相干断层扫描（OCT）是一种非常先进的医学图像处理技术，可以对人体内部的组织和器官进行高分辨率成像，特别适用于眼部疾病和皮肤病的诊断和治疗。
OCT利用光学测量原理，通过光的反射来研究人体内部的组织结构。
3.计算机断层扫描（CT）计算机断层扫描（CT）是一种医学图像处理技术，能在短时间内获得人体内部组织的三维结构和密度信息，常用于肿瘤等疾病的诊断和治疗。
在CT成像中，光学测量技术可以通过利用X射线与人体内部的物质相互作用，获得人体内部结构信息。
三、光学测量技术在激光治疗中的应用激光治疗是一种非常先进的医疗治疗方法，它可以通过利用激光对人体进行切割和蒸发，实现精细化的治疗效果。
光学测量技术在激光治疗中有以下几个应用方向：1.眼科激光治疗眼科激光治疗是激光治疗的一个重要应用方向，主要用于眼部病症和视觉矫正。
在眼科激光治疗中，光学测量技术可以利用激光与眼部物质的相互作用，精准地矫正角膜，增强眼睛的折射能力。
2.皮肤病激光治疗皮肤病激光治疗是一种先进的医疗治疗方法，它可以通过利用激光蒸发皮肤表层，实现皮肤病的治疗效果。
在皮肤病激光治疗中，光学测量技术可以利用激光的选择性吸收特性，将激光的能量集中于病变组织上，减少对周围健康组织的损伤。
光学技术在生物医学领域的应用研究
光学技术在生物医学领域的应用研究近年来，随着科技的不断进步，光学技术已经开始在生物医学领域中发挥越来越重要的作用。
在这篇文章中，我们将会探讨一些关于光学技术在生物医学领域中的应用和研究。
一、背景介绍生物医学领域中，对于细胞的研究一直是十分重要的，因为许多疾病都是由细胞发生异常而引起的。
但是观察细胞通常需要使用显微镜，而传统的显微镜只能看到它们的外表，无法对细胞内部进行观察。
而现在，随着光学技术的不断升级，人们可以通过荧光显微镜等先进的工具来更加深入地研究细胞内部的构成和功能。
二、光学显微镜光学显微镜是一种基于物质对光的吸收、散射和干涉效应的分析技术。
通过对样本中发生的光学现象进行观察和分析，人们可以获得对样品内部结构和表面形态的了解。
与传统显微镜相比，光学显微镜可以对三维结构进行成像，同时对于非生物样品也有一定的适用性。
三、荧光显微镜荧光显微镜是一种特殊的光学显微镜，它能够通过显微镜镜头对细胞中荧光物质所发出的光进行观察。
在细胞中加入荧光染料后，荧光显微镜可以使荧光染料飞速发射出荧光，从而通过对荧光的特定波长的分析，来研究细胞内分子的运动和作用以及细胞膜的发育等现象。
四、激光扫描共焦显微镜激光扫描共焦显微镜是一种基于荧光显微镜技术的高级显微镜技术。
它通过使用一个或多个激光束来扫描样品，使样品中荧光信号局部激活并进行成像，从而实现非常精细的成像。
激光扫描共焦显微镜可以使产生荧光的分子组成本身发出极其微弱的信号发复原，在显微镜镜头的聚焦下，这些信号可以被放大并被分析。
五、应用研究光学技术在生物医学领域的应用非常广泛。
例如，在生理学研究中，研究人员可以使用激光扫描显微镜等高级光学技术来研究神经系统中的神经元，从而了解神经信号在人体中的传递方式。
此外，在医学诊断和治疗中，荧光显微镜和激光扫描共焦显微镜都可以用于检测和治疗癌症等疾病。
六、结论总体而言，光学技术在生物医学领域中的应用前景非常广阔。
随着技术的不断进步，我们有理由相信，光学技术将会成为未来生物医学研究中不可或缺的一部分。
光学技术在生物医学检测中的应用
光学技术在生物医学检测中的应用随着科技的发展，光学技术在生物医学检测领域中被广泛应用，包括光学成像、光学诊断、光学治疗等多个方面。
本文将从生物荧光成像、体内荧光成像、光学相干断层扫描等方面探讨光学技术在生物医学检测中的重要应用。
一、生物荧光成像生物荧光成像是一种把特定荧光标记列入到细胞，从而使组织和结构可视化的荧光成像技术。
在生物医学中，荧光成像被广泛应用于肿瘤诊断、生物标记物检测及基因表达定位等领域。
肿瘤成像是荧光成像应用中最常见的领域之一。
在荧光成像技术中，绿色荧光蛋白是最常用的标记物之一，癌细胞内部的GFP可以被荧光显微镜直接看到，这种方法被称为绿色荧光成像。
此外，激光荧光成像也是一种新的肿瘤检测技术，可以通过选择性激活肿瘤细胞特有的荧光染料来实现更好的肿瘤可视化。
生物荧光成像是一种基于细胞或组织内发射出的荧光的信号来测量和研究化学和生物反应的手段。
对于荧光标记的蛋白质，荧光成像技术可以清晰的显示其在细胞内的分布，以及对生长、运动、分裂等生理过程的影响。
二、体内荧光成像体内荧光成像是一种无创性、无痛苦的生物医学图像技术，能够在活体动物中，通过照射荧光标记的物质，实现细胞和组织的可视化。
在荧光成像技术中，囊泡是一个最常用的荧光标记物。
囊泡效应是荧光成像技术的一个核心原理。
使用荧光标记的囊泡和细胞，可以深入了解细胞和组织内部的交互作用，可以观察红细胞、白细胞、肿瘤、心肌组织以及肝脏、脾脏、肾脏、肺部等内部结构。
体内荧光成像技术也常常应用于研究新药物的作用。
研究者通过将药品与荧光标记物结合，以了解药物在宿主内的分布以及它在发病部位的累积量。
三、光学相干断层扫描光学相干断层扫描是一种高分辨率、非侵入性的断层扫描技术，用于对生物组织和器官进行成像。
使用相干光的方法，使图像分辨率更高、对比度更大。
被广泛应用于眼科和心血管领域，其中，眼科是目前使用光学相干断层扫描技术进行检测的最为常见的领域之一。
通过使用这项技术，医生可以无创性地观察眼部组织结构的变化，超越传统的眼部检查方法，从而更好地了解并治疗一系列眼部疾病。
光学检测技术在生物医学及环境中的应用
光学检测技术在生物医学及环境中的应用生物医学和环境是人类社会发展的两个重要方向。
光学检测技术作为一种高精度、快速、可靠的测量手段，已经在生物医学及环境中得到了广泛的应用。
本文将重点介绍光学检测技术在生物医学和环境中的应用，并探讨其未来的发展前景。
一、生物医学中的光学检测技术生物医学是与人类健康密切相关的学科，光学检测技术在生物医学中的应用范围非常广泛。
以下是一些光学检测技术在生物医学中的典型应用案例。
1、SPIM技术SPIM（Selective Plane Illumination Microscopy）技术是一种新型的实时三维成像技术，该技术在生物医学研究中被广泛应用。
SPIM技术可以实现高度清晰和精确的三维成像，生物医学研究人员可以通过该技术快速便捷地观察细胞、组织和器官内部结构与形态、代谢、分子结构等信息。
SPIM技术的应用可以缩短生物医学研究的时间、降低成本，并提高研究数据的可靠性和准确性。
2、生物传感器生物传感器是一种把生物学反应和物理信号转换为电信号的装置。
光学传感器是其中很重要的一种。
利用光学传感器，生物医学研究人员可以对生物学反应进行实时监测，可以有效地检测疾病的早期标志物、蛋白质、糖类、细胞等生物学物质，其精准度远高于传统手段。
3、光动力治疗光动力治疗是一种利用光敏感剂在特定波长的激光下，照射到治疗区域，发生化学反应，杀灭恶性细胞的新型治疗技术。
光动力治疗不仅可以杀灭恶性细胞，而且无创、无毒、无放射性，同时避免了手术后留下的瘢痕和其他不良反应。
因此，光动力治疗在生物医学中的应用前景非常广阔。
二、环境中的光学检测技术环境保护是人类社会的重要任务。
光学检测技术在环境保护中的应用也越来越广泛。
以下是一些光学检测技术在环境保护中的典型应用案例。
1、光谱分析光谱分析是一种通过捕获并分析物体所发射或被吸收的电磁波，可以获得物体的特殊光谱信息的手段。
光谱分析在环境保护中的应用十分广泛。
例如，可以通过分析地面、大气和水体中的特定光谱信息来检测有毒气体、有机化学品和污染物质的成分和浓度。
光学生物测量仪3篇
光学生物测量仪一、光学生物测量仪是什么？光学生物测量仪是一种用于测量生物分子的仪器。
它使用光学原理来测量生物分子的特征，如形状、大小、结构、电荷等。
光学生物测量仪是一种非接触式测量技术，可以保证样品的完整性，并且不会影响样品的稳定性。
这一技术在生物医学研究和临床诊断中得到广泛的应用。
二、光学生物测量仪的工作原理光学生物测量仪的工作原理基于光学原理。
它使用激光束或白光源照射样品，利用光线与样品的相互作用来测量样品的各种特征。
在激光束照射下，样品会发生散射和反射作用。
这些光线的方向、强度和频率会受到样品的物理和化学特性的影响。
光学生物测量仪通过探测这些散射和反射光的方向、强度和频率，来获得样品的特征信息。
三、光学生物测量仪的应用光学生物测量仪的应用范围非常广泛，包括生物医学研究、临床诊断、食品检验、环境监测等领域。
下面分别介绍一些具体的应用。
1. 生物医学研究光学生物测量仪在生物医学研究中得到了广泛应用。
它可以用于测量细胞的形状、大小、结构、电荷等特征，以及蛋白质、核酸、糖类等生物分子的浓度、结构和活性等。
这些信息可以为生物医学研究提供重要的数据支持，如癌症研究、药物筛选和治疗效果评估等。
2. 临床诊断光学生物测量仪在临床诊断中也有很广泛的应用。
例如，它可以用于检测血液中的细胞和细胞分量，如白细胞、红细胞和血小板等。
它还可以用于检测蛋白质分子，如肿瘤标志物等。
这些信息可以帮助医生进行更准确、更有效的诊断和治疗，提高诊断的准确率和治疗的效果。
3. 食品检验光学生物测量仪还可以用于食品检验。
例如，它可以用于检测食品中的细菌、病毒、真菌等微生物，以及食品中的化学成分，如水分、蛋白质、脂肪、糖类等。
这些信息可以帮助食品检验人员进行更准确、更全面的检测，保障食品的安全和质量。
4. 环境监测光学生物测量仪还可以用于环境监测。
例如，它可以用于检测空气中的微小颗粒物、有害气体等污染物，以及水中的有害物质，如重金属、有机物等。
论光学显微技术在生物医学中的应用
论光学显微技术在生物医学中的应用一、引言光学显微技术，作为研究生物学的基本技术之一，不仅在生命科学和医学研究中具有显著的应用，而且已成为现代医学研究的主流。
在本文中，我们将讨论光学显微技术在生物医学中的应用，探讨这一技术在研究细胞结构、分子相互作用、细胞毒性等方面的优势，并总结未来研究的前景。
二、光学显微技术在生物医学中的应用1. 细胞结构分析由于超分辨光学显微技术的发展，研究者们可以更精细地探索细胞结构的详细信息。
例如， STED技术(STimulated Emission Depletion)可以通过激光束缩小成像范围，使得光学显微镜技术可以处理更多的细胞结构细节，并在图像中接近分子级别的探测能力。
相比之下，束缚光微分光学技术(SIM)则是一种能够在超分辨率显微镜下进行图像重建和处理的技术，它比STED技术更快、更卓越。
这使得研究人员可以进一步窥探细胞和组织的结构，如神经元和心肌细胞等。
2. 分子相互作用研究分子对于生命过程的构成和运转起到了至关重要的作用，而多种类型的光学显微技术可以在超分辨模式下探测单个分子。
研究工作者可以使用荧光栅栏技术，分析更四价的荧光标记，以更仔细地跟踪分子相互作用。
这种技术可以应用于病毒、DNA、蛋白质等生物分子的研究，使得研究者们可以更全面、更准确地侦测分子间信息交流的方式。
3. 细胞毒性分析荧光显微镜技术可以有效地评估新的医学化合物、药物疗法的毒性，并有效地缩短毒性评估的时间。
荧光显微镜的运用使得细胞毒性分析更加便利，使得研究工作者可以更准确地刻画细胞毒性机制，并为相关药物的研发提供支持。
由于荧光显微镜成像技术的高效性、非破坏性和快捷性，统计分析可以更简单，精度更高。
三、未来展望尽管现有的光学显微技术已经取得了非常令人瞩目的成才，但随着人们对超分辨模式在生物学和医学研究中的需求增加，对技术和设备逐步优化的压力也不断增加。
因此，高分辨率显微技术的发展将继续推动生物医学研究的进步。
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生物光学测量及医学应用医学科技论文1生物组织光学特性的描述激光在生物组织中的传输规律由其光学特性决定。
描述组织光学特性的参数有吸收系数μa、散射系数μs、散射各向异性因子g和折射率noμa和μs(单位为mm-1分别表示组织中光子路径长度增量dz内吸收和散射所导致的辐射能量损失速率,表述为dΦ/dz。
对于近红外光,生物组织为典型的混沌介质。
组织中的吸收源于自然生色团如血红蛋白、肌红蛋白中的血红素和胆红素,线粒体呼吸链中的细胞色素、黑色素,以及光动力治疗中所引入的外源性生色团如光敏染料等。
组织对光子的散射源于折射率的不连续性。
在600～1300nm波段,软组织(如脑、肺、肝、皮肤)的典型光学参数为μa=0.01～1mm-1,μs=10～100mm-1。
μt=μs+μa表示总作用系数。
平均自由程(meanfreepath)mfp=1/μt,为每次散射或吸收事件发生前光子历经的平均距离,一般为10～100μm,尽管其平均自由程较小,但在组织中的注入还是比较深的,其原因一是所发生的相互作用大部分为散射事件而不是吸收,二是散射的高度前向特性,因此光子尽管经历了多次散射,仍能继续在组织中深入。
散射作用可以用散射角分布S(θ)来表征,其中θ为单次散射事件发生后光子的偏折角。
在大多数情况下,对S(θ)的详细描述并不重要,通常用各向异性因子g=cosθ来代替,它表示散射角的平均余弦值。
在600～1300nm波段,大多数生物组织的典型g值为0.8～0.95[1～3]。
除在光通量空间分布变化很大的、靠近边界和源的区域外,一般来说散射各向异性的细节并不重要,因而μs和g可简化成单一的传输散射系数μ′s=(μs(1-g)。
激光在组织中的注入也可由有效衰减系数μeff(mm-1)或其倒数即有效注入深度(mm)来表述。
基于传输理论有δ=1/μeff=1/3μs[μa+μs(1-g)](1)混沌介质内光的空间分布既依赖于介质的光学特性和结构[4],又与辐照光束的入射角度和光束直径有关。
大直径光束垂直入射到半无限的介质样品时,在远离边界处,光通量沿中心轴向注入深度呈指数衰减。
在入射表面下深度z(zδ)处,Φ(z)=Φ0kexp(-z/δ)(2)其中Φ0为辐照度(W/cm2),k是无量纲系数,大小取决于后向散射,注入深度δ表示通量减小1/e时光子传播的深度值。
2测量方法及理论依据我们可将介质光学特性参数的测量方法分为直接和间接两类。
非散射的透射测量[1]、有效衰减测量[5]以及单次散射相函数的角测量(Goniopho-tometric)[6]等为直接测量方法。
在直接测量中,对总作用系数μt的测量依据LambertBeer定律,即μt=-1tlnTC(3)其中TC表示非散射透过率(unscatteredtrans-mission),t为样品厚度。
其测量结果与光束几何形状、样品特性、探测方案和边界的多次反射等因素有关。
这种测量方法实现起来较困难。
因为存在分离轴向散射光和非散射光的问题。
利用填隙式探测器测量辐射通量的变化率可获得有效散射系数(μeff)或有效注入深度(δeff=1/μeff)。
这种方法较常见。
但光纤探测器必须定位在被辐照样品的光漫射区域内,并远离光源和边界。
在间接测量方法中,其理论模型源于光散射理论。
间接测量又可进一步分为迭代(IterativeIndirectMethods)和非迭代(NoniterativeIndi-rectMethods)两类。
在非迭代方法中,要求光学参数与被测量量间简单的对应关系,即光学参数与被测量量之间的函数关系是显含的。
KubelkaMunk模型就是一种非迭代的间接测量方法[7]。
根据KubelkaMunk理论有,Skm=2Rdtxln[2-[(1+R2d-T2d)-x]2Td]Akm=[(Rd-1)2-T2d]2RdSkm(4)X=[(Rd+1)2-T2d][(Rd-1)2-T2d]由漫反射率Rd、漫透射率Td和样品厚度t的测量结果可计算KubelkaMunk吸收系数Akm和散射系数Skm。
再结合LambertBeer定律,可进一步求取传输系数μa、μs和g。
介质光学参数的非迭代间接测量方法还有诸如脉冲光热辐射测量(PPTR)、光声测量等。
间接迭代法中光学参数与被测量量间的函数关系是隐含的[8]。
只有在计算的反射和透射值与被测量值匹配时,才能迭代求出光学参数。
这类方法使用起来很麻烦,但所依据的理论模型比非迭代法完善,而且是非破坏性的。
与非迭代法不同,迭代间接测量法中可使用传输方程的复杂解。
如漫射理论、MonteCarlo模拟等。
一般来说,只要测量到总反射率Rt和透射率Tt,就能求出μa和μs(1-g)[13]。
进而由测量到的非散射透射率或相函数确定μa、μs和g的值。
综上所述,介质光学特性测量方法与入射光、样品和模型的关系可概括如表1所示。
3测量误差的来源虽然介质内光通量的空间分布主要由吸收和散射决定,但介质折射率n在非匹配边界如空气—介质界面附近起着很重要的作用。
在反射测量中存在如下两种表面效应:①表面折射率的不匹配使得外部入射光束的镜面反射率Rsp增加。
非偏振光入射到平滑表面时,Rsp=(1-n)2/(1+n)2,当n=1.38时,Rsp为0.025。
镜面反射的这部分光子没有被介质内部“调制”。
因此这部分光子可提供关于表面粗糙度和介质折射率的信息,但不能反映介质内部吸收和散射的信息。
②介质内存在很重要的光子内反射传输,并以某一倾角逸出介质—空气边界。
内反射通常要反射大约50%的光子,并逸出介质表面,因而减少了介质中可测量漫反射光子的逸出[9],倾斜反射的光子更易停留在介质表面附近,故对次表面的通量变化有很大贡献。
文献[10]讨论了生物组织折射率对内反射的影响。
表面粗糙度对内反射的影响可参见[11]。
在650nm波长处测量到的软组织折射率范围为1.38～1.41(水的折射率为1.33),脂肪的折射率为1.45。
从上一节有关测量方法的讨论中可看出,影响光学特性参数测量误差的因素包括:1)被测介质样品所处的环境条件,对生物组织即为其生理条件;如水合程度,一致性,外形的易变性,冰冻—非冰冻状态,在体—离体,固定—不固定,样品切片的表面光滑程度等;2)辐照光束的几何形状;3)边界折射率匹配—不匹配;4)填隙式探测光纤相对于光源光纤的方位;5)传感光纤的数值孔径;6)光探测器的角度分辨率;7)前向散射光与非散射光的分离;8)理论模型。
在比较不同报道所测量的光学参数时需要重点考察这些因子。
目前,不同介质光学特性的研究已有大量报道,但其结果大都是依据辐射传输理论并进行各种近似后获得的。
由于在①模型假设(例如散射的各向同性或异性、边界的匹配与否),②测量技术,③实验装置,④定标方法和⑤介质不均匀性等方面存在很大差别,我们在选用光学特性参数时,必须先对其实验方法和模型的准确性进行考察。
4医学应用混沌介质的再发射光谱(漫透射与漫反射光谱)不仅与介质吸收特性有关,而且与介质的光散射因子有密切关系,不同介质具有不同的光学特性。
因此,介质光学特性的测量方法可用于确定介质的特征和结构,这实际上就是生物组织光谱诊断测量技术的基础。
例如,在“治疗窗口”600—1300nm波段,随生物组织类型不同,(2)式中的k值为2—4,δ为1—5mm。
光通量降到Φ0/e时的深度为δ[1+ln(k)][4]。
实验研究表明[3],g与波长无关,μs随波长的增加略有减小,吸收系数μa呈现很强的光谱特征。
在可见光区,吸收与血液容量及含氧状态、其它色素的含量等有关。
在600～700nm,注入深度增加很快,因为血红蛋白的吸收减小,而在更长的光谱区,其注入深度增加缓慢,几乎是常数[12],不过由于水的吸收,在960nm附近有一小的凹陷。
我们用MonteCarlo方法,对激光作用下生物组织的再发射光谱及其与组织光学特性之间的关系进行了深入研究[13],结果表明:在稳态情况下,总漫反射率Rd与N′=μs(1-g)/μa具有对应关系,有效注入深度δ(见(1)式)是漫射光的径向分布Rd(ρ)的函数。
因而从Rd和Rd(ρ)的测量结果可以推知μa和μ′s。
组织的光学特性参数μa、μs、g和n对再发射光谱的分布都有影响。
由于不同生理病理状态的生物组织具有不同的光学特性,如正常肌肉组织,μs=395cm-1,μa=0.1cm-1,g=0.7,而肿瘤组织的典型参数μs=271cm-1,μa=1.0cm-1,g=0.98。
因此所测量的再发射光可反映被辐照组织的代谢生理特征乃至其结构特征。
对激光作用下,组织再发射光的测量原理及其医学诊断上的应用研究就是组织诊断光谱学的内容。
前面已经提到,迭代间接测量法是非破坏性的,若已知组织的光学特性参数,利用迭代间接测量法就可实现对组织的诊断,它具有如下优点:(1)测量结果与组织的热学和机械特性无关,(2)能反映组织的吸收和散射特性,甚至折射率,(3)非破坏性,(4)可以按多种方式(表面、内腔)应用于临床,(5)含有深度信息和空间定位的能力。
组织诊断光谱学在临床上的应用有如下几个方面:观察脑、肌肉和其它组织器官中存在的内源性生色团,如血红蛋白、细胞色素等;利用光纤监测血液中氧含量及其相对变化;对组织中癌块的空间定位;根据视网膜或大脑皮层的漫反射光谱监测其代谢过程或活性的变化等。
实际上,组织的光学特性不仅决定了激光在被辐照组织中的空间分布,而且也反映了激光医疗作用(如激光外科、光动力治疗等)中的生物效果。
我们对影响激光生物作用的因子进行了全面研究[14],结果表明:组织的吸收和散射对光能沉积区有决定性影响,而激光生物作用(热作用、光化学作用、光机械作用和激光生物刺激作用等)都是在光能沉积区内完成的。
高能激光作用下,光学特性参数随时间的变化使得激光生物作用效果也是动态的。
5结论依据不同的理论模型,光学特性参数的测量方法可分直接和间接两大类。
测量误差来源于被测介质样品所处的环境条件;入射激光束的几何尺寸;边界折射率的匹配程度;测量方法和手段;探测器的角分辨率以及定标方法等。
在使用前人的测量结果时,必须对其实验方法和模型的准确性进行考察。
此外,由于不同组织具有不同的光学特性,因而在组织光学特性已知的情况下,测量方法可用于生物组织的诊断,即可用于测量生物组织的生理病理状态和组织结构,这实际上就是组织诊断光谱学的基本思想。
生物光学测量及医学应用责任编辑：陈老师。