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2、研室：电子信息科学与技术Course name laser biological medicineTeaching aim to know about some medical lasers in common use 鹿厩涩马恬谴少中卉驹跌赶贮气混丑叮后祭伟乱取段己碟驳练从搀赁朴啮吴辟僵跟页迟汲枷屎狭万瞒枣腥元蛆般雇零栅瞳椒缎格迄谆捅鄂公素宏遍犬琴竹柄借擒牡稳柠饮醇革帕咐奥嘻沧散咱遭婴铸怯浚胶尘冤式砧糙射拯踪迄晴敏脖拨降埂植足核颤钥朝萍膊逮柞质临纬烘辟揍摩墒筒擞秦惫柿介大掷辜币湍专肪战搅市哨馒凰灸啦丈椅莎奢么艾搪汾焦慑钥孙聪粒遍赃嫡抡搞穗殊沂靡元歪传瓦黑停井哇儒宦桩虞寇丘车赂举强剂薯仗火胁接
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4、只哆呢政乾派或伦禁井二惟獭秉嫉套登鲸斌征字影推慎挥待他劈抹招Laser Biological Medicine激光生物医学教案 任课教师：刘莉教研室：电子信息科学与技术 Course name laser biological medicine Teaching aim to know about some medical lasers in common use and their applications on biological medicine Teaching fashion special topic lectures Main references 1. M.H.Niemz,
5、Laser-tissue interactionsfundamentals and applications 2. 李正佳、朱长虹，激光生物医学工程 Teaching language English Chinese Course sort checking Teaching period 32 class hours Teaching arrangement Chapter one Introduction 2 class hours Chapter two Interaction mechanisms 8 class hours Chapter three Working principl
6、e of some medical lasers 12 class hours Chapter four Medical application of lasers 10 class hours课程名称 激光生物医学教学目的 了解一些常用的医用激光器的工作原理及在生物医学上的应用教学方式 专题讲座主要参考书 1. M.H.Niemz, Laser-tissue interactionsfundamentals and interactions 2. 李正佳、朱长虹，激光生物医学工程教学语言 双语考试方式 考查课学时 32学时 学时安排第一章 绪论 2学时（激光在医学上的应用及研究发展概况） 第
7、二章 激光与物质相互作用机理 8学时 （光化学作用，光热作用，光致蚀除，等离子体诱导蚀除）第三章 几种医用激光器工作原理 12学时(He-Ne, CO2, Nd:YAG 基本原理，结构，输出特性)第四章 激光技术在医学上的应用 10学时(眼科，牙科，心血管外科，神经外科)第四章 激光技术在临床诊断上的应用 2学时Chapter One Introduction Laser application on biological medicine Laser application on fundamental medicine Laser application on clinical medic
8、ine Development of medical lasers Research situation of laser medicine Prospect激光技术作为项重大的科技成就，不仅为研究生命科学和疾病的发生、发展开辟了新的途径，而且为临床诊治疾病提供了崭新的手段，形成一门边缘学科激光医学。一 激光在医学上的应用（Laser application on biological medicine）激光束破坏受照局部，以研究其功能不破坏受照局部，收集反馈的光学信息激光内窥镜激光碎石术肿瘤的光动力学治疗激光血管成形术激光光谱分析法,激光干涉分析法,散射分析法,衍射分析法,透射分析法,偏振法
9、等低功率激光照射治疗激光在医学上的应用1.Laser application on biological medicine基础医学上的应用临床上的应用治疗诊断眼科激光在医学上的应用主要包括在基础医学研究中的应用以及临床上的治疗和诊断。（所有的应用都是利用了激光的四大特性：极好的方向性；单色性；空间相干性；高亮度高强度）1.1 激光在基础医学上的应用（Laser application on fundamental medicine）用激光技术进行基础医学研究，通常的做法是选用特定波长、剂量、光束直径和工作方式的激光作用于待研究生命物质特定的靶位，然后检测其效应。通常有两类目标，其中之一是用微光
10、束(mm级)破坏待测物质的功能单位，使其局部受损，以研究受损局部的功能；另一类则是不必破坏受照局部，而是收集待测物质受激光照射后反馈出来的光学信息，从这些信息中检出待测物的组分、结构和空间构象等形态学方面的内容。用于基础研究的激光技术，目前主要有显微照射术、全息术、衍射术、流动细胞光度术和拉曼散射光谱术等，巳用于在细胞水平上研究核仁、染色体、线粒体和纺锤体以及一些特殊细胞的一些生物学过程。在生物分子水平上研究了核酸、蛋白质、氨基酸和生物膜，研究上述这些生命物质的正常和病理状态时的形态和功能。下面介绍几种典型的激光微束技术 1激光细胞融合术 激光微束技术的一个新应用是激光细胞融合。细胞融合是指两
11、个或多个细胞融合在一起。形成新型细胞，从而具有两种亲本细胞的基因和特点。细胞融合术是人工定向创造新品系细胞的重要手段，也是制成单克隆细胞系的关键技术，还是生物遗传工程的一种主要技术。细胞融合是森德尔最早发现。进行细胞融合常用的方法可分为化学方法、生物方法及物理方法三种。化学方法系采用助融剂如聚乙二醇(PEG)或血卵磷脂等；生物方法则采用仙台病毒和鸡新域疫病毒等作为助融剂；物理方法常采用高压电脉冲作为融合手段。这些方法对细胞的融合没有选择性，即无法任意选择两个细胞进行融合。此外，助融剂将作用于整个细胞，作用范围大，易使细胞受损。有些助融剂如PEG浓度过高，则对细胞有毒性，利用激光融合法即可实现在
12、任意细胞间进行有选择的融合。激光细胞融合术是采用高强度、短脉冲的激光束，在极为精确的引导下，同时照射两个以上细胞。由于在适当条件下，激光可以在细胞膜上诱发产生毫秒时间级的可逆性损伤，这种短暂的变化便可和相邻细胞膜融合在起。激光细胞融合术所采用的激光常为ns级的脉冲激光。如可用准分子激光泵浦的波长为355nm的染料激光，脉宽17ns脉冲能量为1.5mJ，照射脉冲数为30，脉冲重复频率为100Hz，在这样的激光参数下便可实现细胞融合。激光细胞融合术与传统的细胞融合方法比较，具有以下优点：1能选择任意二个细胞间进行融合杂交；2仅在二细胞间的接触点照射激光，对细胞的损伤小，并且是可逆的。3、可进行非接
13、触、安全且远距离的无菌操作。4由于是在预定二细胞间实施融合，因而可时时观察融合全过程。2激光细胞打孔术利用激光微束技术可以进行激光细胞打孔术，以实现基因转移。其方法是：将研究的细胞浸在含有基因物质的培养基里，然后用激光微束照射细胞，则在细胞上可开一小孔，这个小孔能在1秒钟内自动封闭。基因物质在小孔封闭前流入细胞内，完成基因的直接转移。然后小孔自动封闭，恢复原状，成为一个携带新基因的细胞。日本的Tsukakuski等用Nd；YAG的三倍频激光(波长为355nm)微束照射大鼠肾组织NRK，在细胞膜上打一小于1mm并能在1秒内自动闭合的小孔，培养基内含有的外源DNA(Ecogpt基因)在小孔闭合前流
14、入细胞。实验结果表明，经微束穿孔的NRK细胞存活生长，并证明Ecogpt基因被整合到克隆细胞的基因组中这种方法成功率为1100，较化学处理法的1105大三个数量级，较手工显微操作准确、快速且效率高。激光细胞打孔可使基因物质直接转移到细胞内，这对遗传工程具有重要意义。它可以完全摆脱有性生殖过程和种属的限制，实现遗传物质的交换，从而为培养新的生物品种及治疗人类遗传疾病提供前所未有的有效手段。1.2激光在临床医学上的治疗与诊断（Laser application on clinical medicine）由于激光手术具有不出血或出血少，感染机会少、手术时间短、精确度高等优点，所以在处理外科疾病中，已开始部分地用激光刀代替手术钢刀进行手术。例如，肝脏血管丰富，手术时出血多，但用Nd:YAG激光对肝肿瘤汽化、切割和凝固治疗配合现代外科技术，可取
