(应用物理论文）钟莹芬 201010800119 红外技术在医学上的运用.doc

《应用物理选讲》课程论文 题目：红外技术在医学上的运用 学院：物理科学与技术学院 姓名：钟莹芬 学号：201010800119 专业：科学教育 年级：2010级 红外技术在医学上的运用 摘要：随着生活水平不断提高， 红外技术在医学领域得到了越来越广泛的应用, 根据红外辐射的特征, 介绍了目前医学红外热像仪在临床诊断中的应用以及红外线在临床治疗中的作用。 关键词：红外技术 诊断 治疗 1． 红外技术 任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75微米到1000 微米的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0 微米；中红外指波长为3.0～20 微米；远红外则指波长为20～1000 微米[1]。物理学研究告诉我们，在自然界中，任何温度高于绝对零度（0°K或- 273℃） 的物体都在向外辐射各种波长的红外线，物体的温度越高，其辐射红外线的强度也越大[2]。 2、红外检测诊断技术 红外医学诊断中红外热成像技术占有最重要的位置，它是利用人体体表辐射的红外热成像的装置，它通过对人体温度分布的显示，观察人体温度分布的布的变化程度及部位，达到诊断的目的。人体是一个天然的生物发热体, 正常人体的温度分布具有一定的稳定性和对称性, 但由于解剖结构、组织代谢、血液循环及神经状态的不同会造成机体各部位温度有所差异, 红外成像仪通过光学电子系统将人体辐射的远红外光波经滤波聚集、调制及光电转换, 变为电信号, 并转换为数字量, 经多媒体图像处理技术处理, 以热图形式显示人体的温度场。同时, 应用专用分析软件对获取的温差进行分析, 并以图像的形式表现出来。这些技术和仪器的优点： (1)无需用X射线、超声波、放射性核素。强磁场等通过人体，只需被动接受人体热辐射，对人体无损害，对环境无污染，被称为绿色检查系统。 (2)临床应用范围广，可以较早发现吾主诉或其他临床检查手段尚未发现的病症，在癌前期，早起及原发癌的鉴别诊断，心脏血管疾病、外科、皮肤科、妇科、五官科、人体健康的普查，疾病治疗过程和治疗的观察、分析等方面都有着极其重要的应用前景[3]。 2.1体内肌肉组织的诊断 近红外漫射光密度波在组织中的传播特性决定于组织的光学特性,通过漫射反射系数的位相和振幅反映, 该波可应用于层状组织的结构分析。探测深度决定于入射光的调制频率, 调制频率在几百兆赫至几千兆赫之间, 可分析位于表面以下4 一8 毫米以上的肌肉组织。该技术可应用在深度烧伤的坏死深度和血容量的估价。 2.2近红外申风检测仪 德国洪堡大学夏里特医科院最近研制出医用近红外检测仪, 可迅速检测中风引起的脑梗塞。通过近红外线照射, 可以清楚地发现中风后大脑哪些部位造成血管堵塞,其精确性超过目前的C下和冈RI。不仅大脑供血可以反应中风症状, 一种细菌线粒体产生的酶通过对近红外光吸收程度的变化, 也能反映大脑内部组织的活性, 科学家通过反映脑梗塞图像区域的半影图分析发现, 一些中风病人尽管脑神经细胞的功能已经消失, 但神经细胞组织保持完整, 因此其功能还有可能恢复。通过对大脑近红外线的测量, 医生可预测中风后病情I恢复的可能性。总之, 在红外检测诊断技术中光C下成像技术是研究的热点。由于人体对0, 7 一1 .3 微米波长近红外线不吸收,因此该波段近红外可穿透很厚的组织, 而对人体无损伤,所以医学界对用近红外取代X射线进行断层成像获取生理信息产生浓厚兴趣。 3、红外治疗技术 人体皮肤在普通环境下具有很高的c值，接近黑体的辐射，基于人的平均体温在37℃左右，根据朗克光量子理论可以算出人体辐射的峰值波长为9． 84 ，实际人体各部分温度有差异，峰值波长在9一lm一之间，处于远红外段。此外．包括人体辐射在内的黑体辐射都是连续光谱．人体辐射以峰值波长为中心，两边披长的辐射能量迅速下降并覆盖较宽的波长范围。大体上2-20~ 的红外波长区域，约占去了人体总辐射能量的80％，因此当采用适当能量的2—∞I血舳红外线辐射作用于人体时，肌体就会最有效的吸收电磴能量，从而产生相应的生物学效应，并且以较少的能量获得较大的效果。目前的远红外治疗仪产品核心部件是红外辐射探，此外还包括反射板、外壳、支架及控制部分，主要是保证能方便。安全的将红外辐射能量作用于人体的有关部位，尽可能降低壳内的热损耗，以提高仪器的使用效率，治疗仪产品有体外照射式的与体腔式的(如红外前列腺治疗仪，妇科治疗仪等，)现都已被普遗用于临床[4]。 3.1 直线偏光近红外治疗仪 直线偏光近红外治疗仪: 采用仪7 2 ~1 6 微米的近红外线, 该波段水不易吸收, 且不易被反射和散射, 再加上是线偏振光