激光医学生工

激光医学生工第一页，共二十五页，2022年，8月28日第一节激光基础一、光的发射与吸收二、激光振荡三、激光谐振腔四、激光模式与特性第二页，共二十五页，2022年，8月28日第二节生物组织的物理性质一、激光在生物组织中的传输过程二、皮肤的物理性质三、眼的光学性质第三页，共二十五页，2022年，8月28日激光生物学作用与生物组织的特性和激光参数有关常用的激光参数有：一、激光在生物组织中的传输过程能量、功率、能量密度、功率密度、波长、脉宽、模式、发散角等。（一）生物组织对激光的反射和透射吸收散射第四页，共二十五页，2022年，8月28日镜式反射生物组织对激光的反射漫反射（光洁的皮肤）表面漫反射内部漫反射反射率入射角镜式反射率与入射角的关系后向散射内部漫反射强吸收与散射相当第五页，共二十五页，2022年，8月28日氩激光氩激光氩激光氩激光氩激光氩激光氩激光氩激光氦氖激光氪激光红宝石激光反射百分比波长激光四种激光器11种波长的反射百分比人体组织对激光的反射百分比第六页，共二十五页，2022年，8月28日弹道直射光生物组织对激光的透射蛇行折射光漫透射光激光透照技术可进行乳腺癌早期诊断第七页，共二十五页，2022年，8月28日（二）生物组织对激光的散射弹性散射激光散射不发生波长改变瑞利散射非弹性散射发生波长改变弹性散射非弹性散射廷德尔散射米氏散射拉曼散射布里渊散射第八页，共二十五页，2022年，8月28日0，各项同性散射各项异性系数1，完全前向散射-1，完全后向散射大多数生物组织散射系数第九页，共二十五页，2022年，8月28日（三）生物组织对激光的吸收吸收率选择性吸收吸收系数氧合血红蛋白黑色素氧合血红蛋白及黑色素吸收光谱波长(nm)摩尔消光0.51.0400300500600氩激光染料激光488514577一般吸收朗伯-比尔定律吸收长度第十页，共二十五页，2022年，8月28日混浊介质吸收和散射同时存在的介质全衰减系数入射光子的平均自由光程光漫反照率第十一页，共二十五页，2022年，8月28日多数普通激光（波长为）穿入皮肤的辐射能中的99%被组织的外层吸收。Nd：YAG激光表面体积吸收系数波长光源吸收深度效应二种激光器对组织作用的比较第十二页，共二十五页，2022年，8月28日Er：YAG激光波长(um)213945698水的吸收光谱第十三页，共二十五页，2022年，8月28日研究表明，组织对激光的最小和最大吸收相符合。最大和最小反射分别与其（四）反射、透射和吸收的关系波长(nm)0.55004006007000.30.10.70.9800反射率透射率吸收率黄种人活性游离皮肤(表皮+真皮)的反射率(a)透射率(b)和吸收率(c)曲线第十四页，共二十五页，2022年，8月28日二、皮肤的物理特性表皮皮肤的构成真皮皮下组织影响皮肤热导率的因素：皮肤的厚度、温度高低、血流快慢、色泽等。皮肤与水一样是不良导热体。汽油燃烧皮肤下1mm处1.5mm处第十五页，共二十五页，2022年，8月28日反射规律白种人黑种人白种人和黑种人皮肤反射率光谱406020反射率（%）50.50.21.0波长(mm)2102040血液透射率曲线妇女手指黄种人皮肤反射率光谱反射率（%）波长(mm)406020500040070060080080100男子手指第十六页，共二十五页，2022年，8月28日三、眼的光学性质眼的结构图第十七页，共二十五页，2022年，8月28日（一）眼的屈光特性与反射特性眼的结构图眼的屈光特性角膜中心厚度0.6mm；周边厚度约1.0mm；角膜总屈光度为41.34D晶状体屈光度为19.11D第十八页，共二十五页，2022年，8月28日眼对激光的反射正入射角膜时透过屈光介质到达视网膜的光人眼这一光学系统其反射率可忽略第十九页，共二十五页，2022年，8月28日（二）眼对激光的透射、散射和聚焦眼对激光的透射角膜晶状体玻璃体眼对激光的散射前向散射占总透射光约一半，且与波长有关。1.20601008040200.400.600.80波长(mm)1.001.40透射率（%）总透射率扣除散射光的透射率眼屈光介质对光的透射率第二十页，共二十五页，2022年，8月28日成像聚焦眼屈光介质的总屈光度为60.42D。明视时瞳孔直径约2~3mm，视网膜上所成实像的直径约5~50mm。瞳孔面积是实像的10万倍。第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日（三）眼对激光的吸收眼屈光介质的吸收特性角膜对波长短于的远紫外线吸收率对以上的中、远红外线全部吸收。对可见光到的近红外线几乎不吸收；对的中红外线部分吸收；近为100%；第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日晶状体对紫外线的吸收类似角膜。对可见光几乎不吸收；对近红外线是主要中吸收体。房水对和的激光少量吸收。对可见光几乎不吸收；玻璃体对光波长没有特征吸收；第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日眼底的吸收特性1.20601008040200.400.600.80波长(mm)1.001.40透射率（%）总透射率扣除散射光的透射率眼屈光介质对光的透射率眼底的吸收光谱600.404020801001.40波长0.600.801.001.20第二十四页，共二十五页，2022年，8月28日作用效率谱T—