光子及近红外光的生物医学应用.pptVIP

第六十二页，共九十六页。 第六十三页，共九十六页。 第六十四页，共九十六页。 第六十五页，共九十六页。 第六十六页，共九十六页。 第六十七页，共九十六页。 第六十八页，共九十六页。 第六十九页，共九十六页。 第七十页，共九十六页。 第七十一页，共九十六页。 第七十二页，共九十六页。 第七十三页，共九十六页。 第七十四页，共九十六页。 b. 荧(Ying)光 荧光的原理是：电子从最低激发态的最低振动能级开始向下跃迁的过程还可能发出一个光子但不改变其自旋的过程，该光子即为荧光。 ?外荧光 探剂 ?自体荧光 在外因诱导下，某些生物组织也能发光。如在光的作用下，常温某些生物组织可以发出荧光，一定的条件下还能发出磷光。 第七十五页，共九十六页。 4. 其(Qi)他 ?光化学效应 ?光声效应 ?光热效应 光热效应引起组织体温度升高，如激光手术等。 光声效应是当组织体发热后，周期性热流使周围的组织热胀冷缩，产生热弹效应，从而激发超声波的现象。通过检测这种超声波，可以进行声光成像。 光化学效应是指在生物组织内，由光所引起化学结构改变的所有过程。 第七十六页，共九十六页。 光化学反应遵守三个定律。 第一定律：只有被反应体系吸收辐射光才能产生有效的光化学反应； 第二定律或爱因斯坦定律：在光化学反应的初始阶段，体系吸收一个光子就能或一般只能活化一个分子。在高(Gao)功率密度激光的作用下，一个分子还有可能和两个甚至多个光子进行能量交换，而发生光化学反应； 第三定律：反应体吸收光强度和入射光强度之间遵循朗伯-比尔定律。 第七十七页，共九十六页。 四．近红外(Wai)光的生物医学应用 1. 弱激光生物刺激作用 弱激光照射生物组织时，对生物组织产生某种刺激效应。目前认为，弱激光照射的治疗作用基础不是温热效应，而是光的生物化学反应。提出“弱激光生物刺激作用”的推理性假设。 弱激光应用于临床治疗所用的激光器： 半导体激光器 He-Ne激光器 ? ? 第七十八页，共九十六页。 采用的波长(Chang)范围：一般在630-890nm 照射方式： ?血离体照射回输 ?血管内照射 ?穴位照射 ?体外局部照射 第七十九页，共九十六页。 a. 弱激光刺激的效(Xiao)果 ?激光镇痛 ?可用于加快伤口愈合 ?改善全身状况，调节一些系统和器官的功能。 ?不能直接杀灭细菌，但可以加强机体的细胞和体液免疫功能 第八十页，共九十六页。 激光生物刺激引起(Qi)的效应与作为刺激源的激光参数有关，也与接受照射的组织的生物学特性有关，其关系都是非线性的。 较小剂量会引起兴奋，较大剂量会引起抑制。 弱激光多次照射过程中可有累积效应。 治疗时要采取疗程间隔，即治疗一段时间后需间隔再治疗。 b．激光生物刺激的作用规律 第八十一页，共九十六页。 c. 机理(Li)假说 ?偏振刺激假说 ?生物电场假说（或称为共振效应假说） ?细胞膜受体假说 ?色素调节假说 ?类激素模型假说 ⑥生物信息模型和信息转化模型 第八十二页，共九十六页。 2. LED的作(Zuo)用 LED光与激光相比，相干性等物理参数方面更接近于一般的可见光。那么LED能否代替目前在生物医学中普遍使用的激光呢? Karu发现光刺激效应主要与波长、照射剂量和照射方式有关，而相干光的条件不是必须的。 即非相干性可见光同样可以达到激光的生物刺激效果。 ?LED光力学治疗癌症 ?LED对细胞生长增强作用 ?NASA LED用于伤口治愈 第八十三页，共九十六页。 3. 瓦氏效(Xiao)应与光 奥托·海因里希·瓦尔堡（德语Otto Heinrich Warburg，1883.10.8－1970.8.1）德国生理学家和医生。1931年因“发现呼吸酶的性质及作用方式”被授予诺贝尔生理学或医学奖。 第八十四页，共九十六页。 瓦尔堡另一个贡献，是发现“瓦氏效应”。 他认为癌细胞的生长速度远大于正常细胞的原因来自于能量的来源差别。癌细胞会偏向使用糖酵解作用取代一般正常细胞的有氧循(Xun)环，即使在氧气充足的情况下也是如此，所以癌细胞使用线粒体的方式与正常细胞有所不同。这个现象后来被医学界命名为“瓦氏效应”（Warburg Effect）。 瓦氏效应 第八十五页，共九十六页。 a. 有氧循环和糖(Tang)酵解 第八十六页，共九十六页。 糖在体内主要的代谢途(Tu)径 ?糖的无氧氧化： 葡萄糖→丙酮酸→乳酸 ?糖的有氧氧化： 葡萄糖→丙酮酸→乙酰辅酶A→CO2+H2O ?生成糖原，包括肝糖原、肌糖原 ?代谢为脂