生物医学光学参考书第一章生物医学光学绪论生物医学光学在医学中的作用：当今，医学正处在一个重大的变革时期。医学的重点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。人们已经认识到，症状仅仅是疾病的被滞后的很粗糙的人体异常反应。当今一些重大医学课题的研究，一开始就把着眼点放在探索导致疾病的生物信息规律上，以控制生物逻辑信息处于健康状态，进而达到治疗疾病的目的。为此，人们从各个学科（磁学、声学、化学、光学等）探索医学诊断和治疗的新方法。目前，人们认为光子学有希望在当今医学的大变革中扮演重要角色。认识光在生物组织中的传播规律，以及激光为代表的高性能光源和高灵敏度光学探测器的研制成功分别是这种认知的理论依据和物质基础。医学光子学（Medicalphotonics）医学光子学的发展动力在医学的光诊断和治疗中,有许多理论研究需要开展，有许多新应用需要从理论上做出满意的解释，这主要有如下几个方面：(1)医学上对人体疾病的光学诊断问题。人体在不同的生理状态下，其组织光学特性参数也不相同。光子学检测和诊断与传统医学的方法相比较有许多优点，尤其是600nm至1300nm“光学窗”波长范围内的无损检测和诊断技术蓬勃发展，如组织血氧和脑血氧的检测、血氧和葡萄糖含量的监测。在取像技术方面近年发展起来的OCT技术也受到人们的高度重视，但由于生物组织的多样性和复杂性，光子学检测和诊断技术在理论上尤其是如何为医学临床提供可靠的生理参数指标尚有许多问题需要加强研究。（2）光治疗中各种参量的选择。在许多临床光治疗的具体应用中,如激光手术、激光针灸、激光理疗和光子动力学治疗（PhotodynamicTherapy,简写为PDT）肿瘤,需要预先确定光剂量,即合理选定照射光源的几何形状、光束功率、照射时间、焦点深度以及周围组织的光学性质和形状等以及组织内部各部分光能流率的分布。在医学的光诊断和治疗中,有许多理论研究需要开展，有许多新应用需要从理论上做出满意的解释，这主要有如下几个方面：(3)弱光对生物组织的刺激作用机制。所谓弱光,即不会造成生物组织机体不可逆性损伤的光。由于弱光对生物组织的刺激作用如激光对人体的消炎、止痛效果以及对血液的明显的净化作用，目前已广泛应用于医学临床，但是弱光治疗的机理研究相对滞后。为了更好地、更科学地发展光医疗事业，需要加强弱光对生物组织的刺激作用机理的研究。(4)对人体伤害最小的光子设备的研究和开发，其理论基础是生物医学光子学，其研究成果将直接服务于人类健康。光子医疗仪器设备在医学临床的诊断和治疗中有着很重要的意义和广泛的应用前景，并有可能创造出新的高技术产业，为人类文明和社会发展进步做出贡献。1．1生物医学光学—一个新的前沿学科生物光子学融合了光子学和生物学，是光子学的延伸。生物光子学所讨论的是光与生物物质的相互作用。生物医学光子学可以分为生物光子学和医学光子学两个部分，分属生物学和医学领域，但二者存在相互交叠的范围，并无严格的分界。也可以根据应用目的的不同，将生物医学光子学划分位光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域。前者以光子作位信息的载体，后者是以光子作为能量的载体。1.2生物医学光学概论生物医学光学用于卫生保健的多学科范围1.2.1多学科的教育培训和研究的介绍1.2.2为基础研究和生物技术发展提供的机会生物光子学为研究人员提供了具有挑战性的机会。以学科分类，列举了这些机会中的一些：以学科分类，列举了这些机会中的一些：以学科分类，列举了这些机会中的一些：1.３生物医学光学基础1.３.１生物医学光学的主要研究内容生物医学光子学主要包含以下研究内容：当前结合考虑国际发展趋势和国内实际所提供的可能性，应在下列几个方面开展研究工作：光在生物组织中传输理论研究光传输的蒙特卡罗模拟计算组织光学参数的测量方法和技术医学光谱技术生物组织的自体荧光与药物荧光光谱生物组织的喇曼光谱生物组织的超快时间分辨光谱生物组织折射率及色散关系生物组织光学成像研究组织光学理论工作的几点思考继续改进生物组织光传输模型，组织光学理论工作的几点思考1.3.2光子诊断医学技术_2．应用生物超弱发光的成像生物系统的诱导发光激光扫描共焦显微技术光学相干层析技术（OCT）光学光钳技术激光加速对DNA的研究激光挑选癌细胞细胞快速分析识别1.3.3光子治疗医学技术2主要应用激光美容激光在牙科应用激光在眼科应用激光在心脏病学中应用激光针灸治疗术激光采血器和注射器其它应用1.4生物医学光学的发展方向研究的热点还涉及到：光学层析成像及光谱学的理论与模型、生物监测的光学成像与光谱学、适用于生物医学和临床的相干域光学方法、生物光谱学和显微学、激光与组织的相互作用、激光医疗等方面，生物医学光学研究的一些最新进展和热点问题光学层析成像及光谱学技术的理论与模型生物