周穎潔 向中坤

摘 要：在醫(yī)療技術(shù)發(fā)展十分治療成熟的時(shí)代下，相對(duì)于幾十年來(lái)依靠的化學(xué)藥物手段，如今的人們更加傾向于物理，其中就包括了利用光電子對(duì)一些病變加以抑制與治療。近些年來(lái)因受到人們的推崇與信賴大量的物理治療手段不僅在普通臨床醫(yī)學(xué)中使用在醫(yī)學(xué)美容領(lǐng)域中也被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物光電子 醫(yī)療 發(fā)展與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0091-02

1 光電子產(chǎn)業(yè)的新興發(fā)展

光電子產(chǎn)業(yè)也并不是以獨(dú)立的形式存在，它是由相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施和各種相關(guān)技術(shù)組合的多元化的產(chǎn)業(yè)的結(jié)合體，在光電子產(chǎn)業(yè)所支撐的眾多產(chǎn)業(yè)中，醫(yī)療設(shè)備尤其是醫(yī)療美容行業(yè)的發(fā)展以及是日新月異?？纱┐魇降母鞣N醫(yī)療設(shè)備利用了光電子的實(shí)驗(yàn)原理，也越來(lái)越受到人們的推崇。

1.1 光電子技術(shù)的定義

光電子顧名思義是在光電效應(yīng)中因輻射受激從而產(chǎn)生的電子，但它的本質(zhì)仍是是金屬板的電子，只是當(dāng)它與“光子”這個(gè)概念相對(duì)應(yīng)了也就形成了光電子這一名稱。目前人們認(rèn)為光是由許多個(gè)被稱為“光子”小球組成的，但這些個(gè)小球具有波粒二象性。光電子技術(shù)是由光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的新技術(shù)，涉及光顯示、光存儲(chǔ)、激光等領(lǐng)域，是未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。自從20世紀(jì)60年代世界第一臺(tái)激光器問(wèn)世，從此也意味著這種用光來(lái)傳遞信息的時(shí)代正在悄悄來(lái)臨。不僅標(biāo)志著信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、成熟化，生物醫(yī)療學(xué)中的光電子應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生，且其作用也十分重要。

1.2 光譜的定義

平時(shí)我們所見(jiàn)到的光其實(shí)是復(fù)色光，當(dāng)復(fù)色光按色散分光后，被散開(kāi)的不同長(zhǎng)度或頻率大小的多個(gè)單色光按波長(zhǎng)或頻率大小而依次排列的圖案，就是我們常見(jiàn)的光譜了。許多實(shí)驗(yàn)中我們都能見(jiàn)到被色散的光，例如棱鏡、光柵還有陽(yáng)光下的泡泡這些都能見(jiàn)復(fù)色光色散。人類所見(jiàn)到的光在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射光譜中被稱為可見(jiàn)光，在這個(gè)區(qū)域中的光波波長(zhǎng)大約是400～760nm。此外仍有和大一部分光我們的肉眼是無(wú)法直接看到的。

2 生物光電子在現(xiàn)代醫(yī)療中應(yīng)用

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中醫(yī)學(xué)成像技術(shù)占了十分大的比重也預(yù)示著熒光成像技術(shù)起著明顯的作業(yè)，對(duì)醫(yī)學(xué)作出了十分大的貢獻(xiàn)。精密的光學(xué)儀器在眼科與牙科專業(yè)中也發(fā)揮著極大的作用。這些儀器主要有眼底照相機(jī)、視野儀、驗(yàn)光儀、眼壓儀、角膜曲率儀、裂隙燈顯微鏡等。

2.1 X光的應(yīng)用

追溯到上世紀(jì)中期，美籍物理學(xué)家特斯拉是世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)X光的人，它是一種波長(zhǎng)介于紫外線和γ射線 之間的電磁波。

X光自身具有十分強(qiáng)的穿透力，它雖然不被肉眼所見(jiàn)但是他們穿過(guò)各式各樣的固本材料。例如完好的骨頭在感光膠紙上呈現(xiàn)出來(lái)的就是乳白色的形狀，而骨骼之間的縫隙則會(huì)呈現(xiàn)較少的乳白色或是黑色等。同時(shí)X射線也可以用于其他病變的檢測(cè)，可以用于證實(shí)肺內(nèi)有無(wú)空洞形成、骨骼是否有破壞、腔內(nèi)是否有腐骨、氣管是否有狹窄等。

熒光是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。牙醫(yī)常用的熒光檢測(cè)齲齒，就是用光源照射牙齒或牙床等組織產(chǎn)生熒光。光源照射齲齒患者的牙齒與正常人的牙齒時(shí)會(huì)得到不同強(qiáng)度的熒光，經(jīng)過(guò)軟件成像就能輕松地判斷出患者牙齒損傷程度，以及確定患病位置，這一技術(shù)極大地提高了醫(yī)務(wù)人員的工作效率，也能幫助患者及時(shí)確診。熒光診斷是一種無(wú)損害、非接觸及具有高靈敏度和診斷度的診斷方法。

2.2 熱成像以及光譜運(yùn)用

除可見(jiàn)光外，紅外光幾乎是被人類利用得最多的一類。其中就包括熱成像技術(shù)。通過(guò)非接觸的探測(cè)儀或攝像頭經(jīng)溫度傳感器探測(cè)紅外能量及熱量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值。不同的顏色預(yù)示著一定范圍的溫度值，這一項(xiàng)技術(shù)不止應(yīng)用于一些測(cè)量上，在生物學(xué)領(lǐng)域也有它的身影。我們常在動(dòng)物世界中看到許多動(dòng)物學(xué)家要展開(kāi)他們的研究但是又無(wú)法近距離觀測(cè)或者在夜間觀察動(dòng)物的生活習(xí)性，這時(shí)就會(huì)用到熱成像儀觀測(cè)并且記錄動(dòng)物們身體各個(gè)部位的溫度變化情況。熱成像主要應(yīng)用于早起腫瘤癌癥病變的檢測(cè)與預(yù)防，以及炎癥的檢測(cè)。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，一直以來(lái)困擾女性生命健康的兩大病癥是乳腺癌與宮頸癌?，F(xiàn)代醫(yī)療正在朝著預(yù)防這方面的疾病不斷努力。科學(xué)家們將帶有十分敏感度的溫度傳感器植入貼身衣物中，若人體有腫瘤或者癌癥病變溫度傳感器會(huì)將用溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由熱成像體現(xiàn)。

光譜也應(yīng)用于另一項(xiàng)病理的檢測(cè)——關(guān)節(jié)炎。該項(xiàng)目利用了能達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的光譜長(zhǎng)度能至1000nm以上的鹵素?zé)襞荩ㄟ^(guò)積分球?qū)⒐饩€聚集以助于能穿透人類關(guān)節(jié)。同時(shí)也利用了oceanview光譜分析軟件，這款軟件擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和一個(gè)清晰的用戶圖形界面，適合的微型光譜儀配合使用。當(dāng)我們將患者的患病關(guān)節(jié)置于積分球的光線出口，再將光譜儀放置在另一側(cè)我們就可以通過(guò)這款軟件觀測(cè)到清晰的光譜波動(dòng)，此外擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和一個(gè)清晰的用戶圖形界面也是它的優(yōu)點(diǎn)之一。當(dāng)我們采集足夠的樣本通過(guò)算法進(jìn)行對(duì)比分析就可以完成對(duì)人類是否患有關(guān)節(jié)炎病變的檢測(cè)。

同時(shí)當(dāng)兩種血紅蛋白置于同一種波長(zhǎng)長(zhǎng)度的光下照射時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)不同的吸收情況，兩種血紅蛋白處于660nm的紅光下時(shí)，氧合血紅蛋白對(duì)光的吸收要比還原血紅蛋白對(duì)光吸收的情況弱10倍左右。而在波長(zhǎng)為940nm的紅外光處，情況則相反。使用這兩項(xiàng)波長(zhǎng)的紅光測(cè)量人體動(dòng)靜脈血管組織的光強(qiáng)吸收變化則可得出我們血液中的含氧濃度。

2.3 激光祛斑

人體因?yàn)樵馐荜?yáng)光的灼傷，體內(nèi)物質(zhì)的不均衡分泌以及其他化學(xué)原因在面部會(huì)有斑點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)，這對(duì)于大部分女性是難以接受，許多人都會(huì)選擇醫(yī)療美容來(lái)弱化這些色素比如說(shuō)激光祛斑。激光祛斑的儀器可以依據(jù)患者膚質(zhì)及皮膚組織選擇不同類型激光作用于不同的皮膚組織，只要采用特定使應(yīng)的光源就可以完成對(duì)色斑的去除，同時(shí)不對(duì)對(duì)周圍皮膚產(chǎn)生損害且不會(huì)影響到正常的皮膚組織。激光祛斑利用的原理是使高能量在極短的時(shí)間內(nèi)被病變中的色素顆粒吸收，產(chǎn)生極高的溫度，接著使帶有色素的物質(zhì)迅速膨脹并發(fā)生爆破，產(chǎn)生汽化、粉碎成非常小的顆粒，最后人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)中的巨噬細(xì)胞會(huì)將爆破后的微小顆粒吞噬、清除。

2.4 冷光牙白儀

冷光牙齒美白儀是將高強(qiáng)度藍(lán)光（波長(zhǎng)480～520nm）通過(guò)多次鍍膜處理的光學(xué)鏡片，以此隔除所有有害的紫外與紅外光線。將美白儀戴在如有特殊美白劑的牙齒上，通過(guò)高強(qiáng)度藍(lán)光的照射能在短時(shí)間內(nèi)有助于去除多年沉積的牙垢與牙釉質(zhì)，也能深沉清潔氧化物質(zhì)達(dá)到去黃亮白的效果。

高強(qiáng)度的藍(lán)光產(chǎn)生的美白效果不僅用于牙齒的美白，在許多醫(yī)美治療手段中，藍(lán)光也常用于身體美白。許多專注于對(duì)防曬研究的品牌除僅僅研發(fā)極高抗曬指數(shù)的商品外還致力于如何將陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為藍(lán)、黃、紅三種光。猛烈的陽(yáng)光照射通過(guò)防曬面料后散色出的藍(lán)光在幫助使用者防曬的同時(shí)還能促進(jìn)黑色素的消失以及防止皮膚氧化。

3 光電子未來(lái)的發(fā)展

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，雖然光電子科技的發(fā)展已如日中天，但在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，卻還處于“高處不勝寒”的位置，然而可以預(yù)見(jiàn)它將是未來(lái)的一項(xiàng)主流。我國(guó)人口眾多，今后對(duì)醫(yī)療保健與生物技術(shù)領(lǐng)域的光電子產(chǎn)品的需求，還將持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)?？梢灶A(yù)料，與此相關(guān)聯(lián)的光電子產(chǎn)品在5～10年間也將具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿涂臻g。光電子產(chǎn)品的出口水平也必將持續(xù)高升。

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