醫(yī)學光子技術的分類及研究內(nèi)容

醫(yī)學成像技術

人們致力的目標是：發(fā)展無輻射損傷、高分辨率的生物組織光學成像方法與技術，同時應具有非侵入式、實時、安全、經(jīng)濟、小型、且能監(jiān)測活體組織內(nèi)部處于自然狀態(tài)化學成分的特點。目前研究工作主要集中在以下幾個方面：

1.時間分辨成像技術。

它以超短脈沖激光作為光源，根據(jù)光脈沖在組織內(nèi)傳播時的時間分辨特性，使用門控技術分離出漫反射脈沖中未被散射的所謂早期光，進行成像。正在研究的典型時間門有條紋照相機、克爾門、電子全息等。該項技術是光學層析（斷層）造影（OT）技術中最主要的一種；

2.相干分辨成像技術（OCT）。

它采用的是弱相干光光源（如，弱相干脈沖激光或?qū)拵У姆窍喔晒夤庠矗?，其相干長度很短（如20μm）。利用光源的低相干性能通過散射介質(zhì)來實現(xiàn)成像，實現(xiàn)手段有干涉儀、全息術等；

3.漫射光子密度波成像技術。

透過生物組織的漫射光占相當大的比例，也可利用它進行醫(yī)學成像。高頻調(diào)制的光射入生物組織，被漫射后的光子在生物組織內(nèi)部呈周期分布，形成漫射光子密度波。這種光子密度波以一定的相速度和振幅衰減系數(shù)在生物組織中傳播，又被折射、衍射、色散、散射，因而使之出射光攜帶生物組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。測量其振幅和相位，再經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理便能夠得到生物組織的有關圖像。

4.圖像重建技術。

生物散射介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征信息隱含在漫射光中。若能找到描述光在介質(zhì)中遷徙規(guī)律，通過測試漫射光的有關參數(shù)，在眼光的散射路徑逆向追溯，則應能重建散射介質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像。如采用鎖摸激光器作光源，條紋相機測試散射體周圍的漫射光的時間分辨參量，再用逆問題算法進行圖像重建。目前，逆問題算法大體有兩類：一類為蒙特卡羅法，采用這種方法，圖像重建精度高，但是計算復雜；另一類是基于光的傳輸方程，采用優(yōu)化算法，根據(jù)測試周圍時間分辨率漫射光的信號進行圖像重建。

除了上面四種技術外，近年來還發(fā)展了其它一些生物組織成像技術，如空間選通門成像技術、時間分辨熒光成像、受激喇曼散射成像以及光聲醫(yī)學成像技術等。目前，國際上光學醫(yī)學成像技術尚處于初始研究階段，離實用化還有相當距離，但人們已經(jīng)看到它初露曙光。

醫(yī)用半導體激光及其應用技術由于半導體激光器具有體積小、效率高、壽命場合多種波長可供選擇等一系列顯著優(yōu)點，所以它在激光診斷醫(yī)療技術中有逐漸取代其他多種激光器的趨勢，從而有可能成為激光醫(yī)用儀器的最主要光源。目前的狀況是：低功率半導體激光器，波長為800nm~900nm，功率為3~10mW，已逐漸替代He-Ne激光器作照射治療和光針療法，以及作各種指示光源；中功率器件，波長652nm~690nm，功率1~5W，已逐漸替代染料激光用于光動力療法，可治療較深部的腫瘤；高功率半導體激光器，也有可能替代Nd：YAG激光治療機。如波長為800nm~900，功率為30W的高功率半導體激光，穿透組織深，適用于 Nd：YAG激光所能治療的大部分病種。

其它醫(yī)用激光技術發(fā)展動向近年來，值得注意的研究動向還有：其一是新工作波長激光醫(yī)療儀器的開拓；其二是Ho：YAG和Er：YAG激光手術刀走向?qū)嵱没黄淙乔粌?nèi)治療適用的光纖內(nèi)窺式激光醫(yī)療技術的開發(fā)；其四是激光醫(yī)療設備實現(xiàn)智能化。