皮肤科

皮肤的光学特性和激光辐照下的温度测量 谢树森1 林伯滢2 杨洪钦1 李步洪1 沈桂平1 皮肤是一种光学不均匀、具有多层结构的混浊介质,该特性使光与皮肤组织相互作用时,除了与其他生物组织一样会发生散射、吸收并有可能产生荧光和磷光外,还富有其他的特点,如皮肤各层散射和吸收的差异.因此"皮肤光学”的研究富有挑战性,至今尚未完全被理解,是当前研究的热点问题之一.本文从人体皮肤中基本的光与组织相互作用的物理机制出发,首先介绍皮肤的结构,接着讨论皮肤的温反射特性和皮肤单层的光学传输参数等皮肤组织的光学特性.在此基础上,研究激光辐照皮肤组织诱发的温度场及其测量技术.在简要回顾生物组织温度测量的基本原理后,对常用的测量技术进行了比较,指出它们各自的适用范围及主要测量误差.最后得出初步实验结果和相关的结论. 作者单位: 1.福建师范大学激光研究所生物医学光学实验室(福州市,350007) 2.福建省皮肤病防治院     

蒙特卡罗方法研究皮肤组织光学特性参数对光子传输的影响

目的研究皮肤组织光学特性参数对光子传输的影响。方法根据皮肤组织的结构,构建五层皮肤组织模型。利用蒙特卡罗方法模拟无限细光束在皮肤组织中的传输,逐层改变各光学特性参数,比较吸收能量密度、光能流率、漫反射率的变化。结果增大某一层吸收系数,该层皮肤组织的吸收能量密度增大,光能流率降低,浅层漫反射率略有减小,三者衰减梯度均增大;减小某一层散射系数或增大该层各向异性因子,吸收能量密度减小,吸收能量密度和光能流率的衰减梯度均明显减小;浅层漫反射率略有减小,衰减梯度增大;改变越深层皮肤的光学特性参数对光子传输的影响越小。结论漫反射率受各光学特性参数变化影响较小,吸收能量密度和光能流率则有较明显改变。     

漫反射分光光谱分析做为一种测量南非人口中不同类型皮肤的吸收系数的工具

激光治疗皮肤疾病及其他激光照射通过皮肤到达病灶的治疗中,光学参数（吸收系数）是十分重要的参数,皮肤的黑色素含量影响着光在皮肤中的吸收,南非人口中不同类型皮肤对应的吸收系数目前没有一个明确的范围。漫反射分光光谱分析是一种无创的在体测量组织光学参数的方法。本研究研究了该方法应用于在体提取南非人口中不同类型皮肤的吸收系数的可行性,同时初步确定了南非人口中不同皮肤类型所对应的光特性参数范围。     

生物医学光学(诊断与治疗)新技术的研究

通过对生物医学光学中理论基础和技术重点的学习和研究,清晰生物医学光学具体范畴及相互交叉学科相互关联和应用、发展方向。更好地解决从宏观到微观多层面上对研究生物体特别是人体的结构、功能和生命现象、疾病探测、诊断和治疗提供理论依据,寻找热点问题与发展趋势。生物医疗光学是光学与生命科学互相交叉的学科,包括生物光子学和医学光子学两部分。医学光子学的基础和技术,包括组织光学、医学光谱技术、医学成像术的研究。生物光子学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。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有重要的应用,主要包括生物系统的诱导发光、激光扫描共焦显微技术、光学相干断层扫描(Optical coherence tomography,OCT)、光学光钳等技术的研究。现代医学正由传统的基于症状治疗模式向以信息为依据的治疗模式转变,生物医学光学为医学诊断与治疗提供了更多、更有效的手段。生物光子学在医学治疗方面的技术应用广泛,主要应用包括:光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)、激光在牙科、美容、眼科应用及其他应用。生物医学光学是新兴的学科,为揭示生命活动的基本规律、临床医学诊断与治疗提供了新的技术手段和方法。随着生物医学光学研究的进一步深入,也展现了一些亟待解决的问题。光学层析成像及光谱学技术的理论与模型、生物组织的光学成像和用于生物监测的光谱学技术、生物医学和临床的相干域光学方法、生物光谱学和显微术、激光与生物组织的相互作用,这些方面的问题成为研究热点问题与发展趋势,都需要加强研究。     

鲜红斑痣组织光学模型构建的研究进展

鲜红斑痣(port wine stain,PWS)是真皮乳头层毛细血管扩张畸形的先天性疾病。光动力治疗(photodynamic therapy,PDT)是目前治疗PWS最为行之有效的方法。激光作为PDT治疗的三要素之一,其在PWS中的光分布情况对疗效有着直接的影响。利用数学仿真的方法可以对光在组织中的分布进行分析研究。然而,数学仿真需要建立能够反应PWS组织结构和光学特性的组织光学模型。因此,本文介绍了PWS组织的常用组织模型,同时分析了组织模型中测量组织结构和光学参数的常用方法。     

光声技术在皮肤疾病中的研究进展

医学光声技术可以对生物组织进行无创的特定组分的定性及定位,同时还可进行实时的生物组织结构成像和功能成像,在临床医学领域有非常好的应用前景。光声技术很好地融合了光学的高灵敏度和声学的深度、高分辨率的优点,有很高的临床应用价值,并且已在临床医学各领域开展了研究并取得了一些实质性的成果。近年来,随着光声技术在临床医学领域的应用拓展,其在皮肤结构与功能以及某些皮肤常见病和皮肤肿瘤等方面也取得了一些实质性成果,本文就光声技术在皮肤疾病的研究进展进行综述。     

一种模拟生物组织的光学模型

在光动力学治疗时,理想的光照射应该是选择被传输光线的最佳分布去匹配靶位(肿瘤)组织的光学特性和几何形状。至今光在组织中传播的理论描述还不完善,组织光学特性的数据十分不足,施行PDT的曝光量带有极大的经验性。我们设计并实现了一种组织的光学模型,它能模拟典型组织的光学特性。一组优选的模型光学数据如下:散射系数306.5cm~(-1),吸收系数0.1cm~(-1),平均散射余弦0.86,漫射长度0.22cm和漫射系数0.012cm。这个光学模型可以重现典型人体组织中630nm激光辐射能流率的空间分布。     

白癜风皮肤的光学模型

目的建立白癜风皮肤的光学模型,为白癜风皮肤的基础或临床研究提供理论分析与指导.方法基于白癜风皮肤的组织结构与病理学分析,确定白癜风皮肤的组织光学参数.结果得到白癜风皮肤中黑色素的分布情况,建立了白癜风皮肤的光学模型.结论所建立的光学模型可应用于白癜风皮肤的组织光学特性的研究.     

中国光子生物学研究与光诊断技术进展

激光技术由于具有非接触、凝血、消毒等优点而被广泛地应用到医学临床各科中，光子所特有高能量、高的空间、时间和光谱分辨的特性使得光学成像、光声成像、荧光光谱分析等光学诊断技术及相关基础研究工作得到越来越深入的发展，特别是结合现代信息检测与分析技术的高速发展，取得了诸多有益的成果。在此，简要叙述生物光子的组织内传输与相互作用分析、光学功能成像技术和光动力学疗法应用研究等方面的进展。     

激光多普勒血流测定法

１９７５年，Ｓｔｅｒｎ［１］首次报道应用激光多普勒血流测定仪（ｌａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒｆｌｏｗｍｅｔｒｙ，ＬＤＦ）监测皮肤微循环血流量。２０多年来，关于ＬＤＦ在皮肤、肌肉、移植皮瓣、脑和肾脏等组织器官微循环血流监测的实验和临床应用研究不断深入，取得较大进展。ＬＤＦ工作原理一、激光多普勒效应光本质上是一种电磁波，具有波的基本特征。应用于生物体的安全激光波长窗为６００～１２００ｎｍ，在这个测量范围内，生物大分子对光线的吸收相对较弱。生物介质且有非常复杂和强烈的多点散射界面，投射到生物组织表面的激光…     

《分子光子学原理及应用》简介

本书绪论回顾了分了光子学的发展历程，并概述了相关的研究领域。第一章根据光学原理、分子学理论、辐射理论和分子场与辐射场的相互作用，介绍了分子光子学的基本原理。第二章总结了光化学反应的特性。第二章讨论了受激发能量转移和光诱导电了跃迁等典型物理化学过程。第四章展示了在电场、磁场或声学场的作用下，光的散射现象和材料诱发变性。第五章介绍了由光辐射引起的光变性，并讨论了非线性光学现象和相干光潜学。     

第三讲 激光的生物效应

激光和自然界的其他光一样,是一种电磁波。激光的生物效应,也就是一般光的生物效应。但是激光还有其特点,即能量集中,波长单纯,相干件强,特别是能量集中这一点,是其他光源所望尘莫及的,所以激光的生物效应又有其特殊性。用激光照射生物时,对细胞的生命过程产生的刺激和破坏作用称为生物效应。激光和生物组织相互作用后,激光的参数,如波长、功率、能量、相干、偏振、激光振荡方式、激光模式等,对生物组织作用有不同影响。生物组织的性质,如生物组织的密度、弹性、热导率、比     

光学探针在活体成像中的应用

近年来,随着各种光学探针的不断出现,非侵入性、可实时观测的动物活体光学成像技术迅速发展。该技术能够在不对活体动物造成额外损伤或仅产生微小损伤的前提下研究生理状态下的生物活体,与传统成像技术互补性强,日益收到国内外学者的重视[1]。但小动物活体荧光成像目前仍面临2个主要问题:①不透明的生物组织会吸收、反射和散射光子,并产生强烈的自发光,这些问题都会使信号采集和定量变得困难。②生物活体环境非常复杂,对成像用对比剂或发光探     

热水膜烫伤皮肤的传热分析与预测

目的 建立描述热水膜烫伤皮肤组织的数学模型，分析其传热过程规律，对烫伤程度进行预测并对比吹气和拭薄水膜两种反应的效果。方法 基于Pennes生物传热方程建立热水膜与皮肤组织相互作用的一维多层结构模型。结果 利用有限差分方法数值求解得到皮肤组织内的温度分布，根据Arrhenius假设预测组织的烫伤程度。结论 该模型可用于热水膜烫伤皮肤的传热分析和烫伤预测。计算结果表明，拭薄水膜比吹气更能有效地减轻对皮肤的损伤。     

国际生物医学光子学与健康科学研讨会

正大会主席:LI Xing-de(The Johns Hopkins University,USA)骆清铭(华中科技大学)大会共主席:唐玉国(中科院苏州生物医学工程技术研究所)一、议题方向(不限于此):生物光学成像与光谱光学显微镜:技术和应用纳米、生物光学材料新型生物医学传感器组织光学,激光与组织相互作用,组织工程临床医学中的光学技术     

光散射成象技术在临床中的应用

光散射成象技术在临床中的应用ＢｏａｓＤ．Ａ．１程学峰１连建宇２张国旺２李峻亨３在ＸＣＴ和ＭＲＩ技术已经成熟并广泛应用于临床诊断的今天，对人体组织的静态与动态光学特性进行无损检测，又为医学成象开拓了广阔的前景。研究近红外光子在浑浊媒介中的扩散成为近期...     

1.319μm激光在皮肤组织中的传输及热损伤作用研究

目的:从皮肤组织中的光传输和热传导规律入手,理论分析1.319μm激光照射下白猪皮肤组织内的光分布特征和温度变化规律,并与皮肤损伤阈值实验结果和组织温度测量结果进行比较和验证。方法:采用蒙特卡罗模拟技术和Gardner拟合公式研究1.319μm激光在白猪皮肤组织中的传输规律;利用Gardner拟合公式建立组织光分布函数,在此基础上构建组织热传导     

He-Ne激光辐射下人肺癌组织和正常组织光学特性

为了解正常肺和肺癌组织的光学特性，在原有工作基础上，应用自行研制的“光纤探针深度计”联合光纤探测系统，实现了Ｈｅ－Ｎｅ激光６３２．８ｎｍ波长辐射下，新鲜离体人肺组织光能流率及其表面漫反射率的精确测定。获得该重要波长处人肺组织光能流率的分布规律及其光学特性参数的数值：（１）人肺腺鳞癌组织的吸收系数μａ＝０．０９ｍｍ－１，有效散射系数μ＇ｓ＝１．１９ｍｍ－１，有效衰减系数μｅｆｆ＝０．５９ｍｍ－１，光穿透深度δ＝１．７０ｍｍ；（２）人正常肺组织的吸收系数μａ＝０．１５ｍｍ－１，有效散射系数μ＇ｓ＝１．４２ｍｍ－１，有效衰减系数μｅｆ＝０．８４ｍｍ－１，光穿透深度δ＝１．１９ｍｍ，并将结果与现有相应肺组织的光学特性参数数据作了比较。该测量方法亦可用于人体其他组织光学特性的测量     

鲜红斑痣光学测评技术的研究进展

鲜红斑痣（PWS）在病理学上主要表现为先天性的真皮浅层毛细血管网的扩张畸形。血管靶向光动力疗法（V-PDT）是治疗PWS的一种有效方法,在临床应用中,为了不断提高疗效,需要准确判定PWS患者病变靶组织特性（如病变血管深度、管径和血流等）,以便为不同患者制定个体化V-PDT治疗方案。近年来,大量研究组致力于开发用于评估PWS病变靶组织结构和功能特性的无创光学测评技术,笔者将在文中综述目前仍处于基础研究阶段以及已经应用于临床评估PWS的光学测评技术,主要包括：光学相干层析成像技术、光声成像技术、反射式共聚焦显微镜、激光多普勒血流成像技术、激光散斑成像技术和空间频域成像技术。     

皮肤的光学模型和光学性质

确定光能流率在皮肤中的分布有助于选择皮肤病损的光治疗辐照参数。黑色素和血液是皮肤中两种主要生色团,它们在皮肤中的含量决定了皮肤的光学性质,进而决定了入射光在皮肤中的能流率分布。笔者描述皮肤分层的光学模型,综述了皮肤在可见光波段的光学性质,并指出了研究特定个体皮肤光学性质对确定个性化光疗参数的意义。