Sau khi tìm hiểu sơ bộ về giai đoạn thứ ba của tia laser, chắc hẳn mọi người đã hiểu được hai ứng dụng chính của tia laser trong lĩnh vực y học (được liệt kê cụ thể dưới đây): Điều chỉnh thích hợp điều kiện chiếu xạ Sử dụng laser như một phương tiện mang thông tin Điều trị bằng laser là [Trong bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu về ứng dụng của tia laser trong điều trị y tế. Ở bài viết này, mình sẽ tiếp tục chia sẻ với các bạn về vai trò của tia laser trong chẩn đoán y học.]

Khi nói đến chẩn đoán y tế, có lẽ điều đầu tiên mà mọi người nghĩ đến là quá trình kiểm tra sức khỏe. Điện tâm đồ ， Siêu âm [Và tất nhiên, tia laser cũng đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực chẩn đoán y tế. Bài viết hôm nay sẽ giới thiệu ba khía cạnh chính, bao gồm...] Quang phổ sinh học bằng tia laser ， Chụp cắt lớp bằng tia laser ， Kính hiển vi bằng tia laser Mong rằng độc giả có thể cảm nhận thêm vẻ đẹp củ

1. Quang phổ sinh học bằng tia laser

Nguyên lý cơ bản : Quang phổ hấp thụ tia laser

Ứng dụng : Đo lường chức năng trao đổi chất bằng quang phổ hồng ngoại gần, chẩn đoán bệnh bằng quang phổ phát xạ huỳnh quang

1.1 Sử dụng đo lường chức năng trao đổi chất bằng quang phổ hồng ngoại gần

[Theo hình 1.1, phổ hấp thụ của hemoglobin oxy hóa (oxy-Hb) và hemoglobin chưa oxy hóa (deoxy-Hb) có sự khác biệt tinh tế. Trong khoảng 600-800nm, hemoglobin oxy hóa có mức hấp thụ nhỏ hơn, tạo màu đỏ tươi; còn ở trên 800nm, hemoglobin chưa oxy hóa có mức hấp thụ thấp hơn, từ đó giúp đo lường chúng...] Khác nhau về độ hấp thụ Có thể biết Độ oxy hóa của mô 。

Hình 1.1: Quang phổ hấp thụ của hemoglobin

1.2 Xác định vị trí bệnh bằng quang phổ phát xạ huỳnh quang

Trên mô sinh vật Chiếu tia laser Khi đó Vị trí bị bệnh Thể hiện Huỳnh quang đặc trưng , dựa vào ánh sáng này có thể xác định vị trí bệnh. Sử dụng NPe6 （mono-L-aspartyl chlorine 6） Hình 1.2: Quang phổ hấp thụ và phát xạ của vật liệu nhạy cảm với ánh sáng NPe6 Chẩn đoán y học [Như được minh họa trong hình 1.2, khi sử dụng ánh sáng phù hợp với dải hấp thụ của nó để kích thích, sẽ phát ra ánh sáng fluoresen có đỉnh tại 662nm (trong dung dịch photphat).]

2. Chụp cắt lớp bằng tia laser

Phương pháp phát hiện quang sai

[2.1 Công nghệ chụp cắt lớp quang học, hay còn gọi là OCT (optical computed tomography)]

[Đầu tiên, ánh sáng truyền thẳng có cường độ rất yếu, vì vậy vấn đề đặt ra là làm thế nào để chọn tín hiệu này ra và phát hiện với độ nhạy cao. Hiện tại, phương pháp hiệu quả nhất là...] (2) Phương pháp phát hiện quang sai nói chung là sự kết hợp và phát hiện tín hiệu tần số khác nhau của hai chùm sáng (tín hiệu sóng và sóng tham chiếu) 。

Sau khi trộn Tín hiệu tần số Kết quả của sự nhiễu xạ Ánh sáng tán xạ và ánh sáng tham chiếu không cùng phương truyền, do đó tín hiệu tần số phát hiện ra chỉ là [sử dụ Tia laser được phân thành ánh sáng tham chiếu và ánh sáng tín hiệu chiếu vào mẫu sinh học. Sau khi cho ánh sáng tham chiếu một bước sóng nhất định và trộn nó với ánh sáng tín hiệu, thực hiện nhiều lần...] Kết quả của sự can thiệp giữa ánh sáng truyền thẳng và ánh sáng tham chiếu . Phát hiện CT quang học bằng phương pháp quang sai như vậy có thiết bị thí nghiệm như Hình 2.1: Hình 2.1: Thiết bị thí nghiệm của CT quang học sử dụng phương pháp quang sai (1) Nguyên lý của kỹ thuật OCT như Hình 2.2(a), cấu trúc cơ bản là

Máy interferometer Michelson

[2.2 Công nghệ OCT (Optical Coherence Tomography), còn được gọi là chụp cắt lớp quang học]

Phát hiện quang sai Hình 2.2(a): Sơ đồ nguyên lý của OCT [Tiếp theo, OCT chia ánh sáng thành hai phần - ánh sáng tín hiệu và ánh sáng tham chiếu. chơi trò chơi bắn cá Ánh sáng tín hiệu sau khi hội tụ sẽ chiếu vào mô và thu được ánh sáng tán xạ ngược, trong khi ánh sáng tham chiếu phản xạ từ gương điều chỉnh bằng gốm áp điện. Sau khi hai chùm ánh sáng này giao thoa, sử dụng. (2) Sử dụng interferometer truyền qua sợi quang quartz như hình, có thể dùng 。

Ống dẫn

v.v để thu được Hình ảnh cắt lớp của mô nội bộ cơ thể Hình 2.2(b): Sơ đồ nguyên lý của thiết bị OCT sử dụng interferometer sợi quang 3. Kính hiển vi bằng tia laser 。

3.1 Kính hiển vi cộng pha bằng tia laser

Sóng hội tụ sau khi hội tụ

Sau đó chiếu lên điểm quan sát trong mẫu thử, khi đó tại điểm quan sát trong mẫu sẽ tạo ra một điểm sáng từ chùm tia chiếu, sử dụng

[(1) Hình 3.1(a) minh họa nguyên lý của kính hiển vi laser (laser confocal microscope). Ánh sáng từ nguồn điểm (tia laser) sau khi...] Kính thiên văn Bộ lọc không gian Để những điểm này hình thành ảnh trên bộ phát hiện. Hình 3.1(a): Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi cộng pha bằng tia laser (2) Mô tả nguyên lý trên bằng mô hình truyền qua, nhưng thực tế sử dụng cấu trúc phản xạ như Hình 3.1(b) Hình 3.1(b): Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi cộng pha phản xạ bằng tia laser

3.2 Kính hiển vi quang học gần trường

Hình 3.2: Sơ đồ so sánh giữa kính hiển vi quang học gần trường (a) và kính hiển vi quang học thông thường (b) Công nghệ và ứng dụng kính hiển vi quét cộng pha bằng tia laser 。

Một, độ phân giải của kính hiển vi quét cộng pha bằng tia laser

Độ phân giải mắt thường: 0,2 mm

[Hình 3.2 cho thấy sự khác biệt giữa kính hiển vi quang học gần và kính hiển vi thông thường. Mặc dù cấu trúc cơ bản của cả hai khá giống nhau, nhưng kính hiển vi quang học gần có đầu dò ở vị trí rất gần bề mặt mẫu, đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được độ phân giải siêu vi.]

Độ phân giải kính hiển vi quang học: 0,25 μm

[Tóm lại, chúng ta vừa tìm hiểu ba ứng dụng quan trọng của tia laser trong chẩn đoán y học: quang phổ sinh học, chụp cắt lớp quang học, và kính hiể Tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung sâu hơn vào...] Độ phân giải kính hiển vi điện tử: 0,2 nm 。

Độ phân giải kính hiển vi cộng pha: 0,18 μm

Hai. Nguyên lý

Confocal đạt được bằng cách đặt một lỗ chiếu sáng sau nguồn sáng và một lỗ phát hiện trước bộ phát hiện

Chiếu điểm

Phát hiện điểm

Cả hai đều bị ngăn chặn bởi lỗ phát hiện

. Lỗ chiếu sáng và lỗ phát hiện đối với điểm được chiếu sáng hoặc điểm được phát hiện là đồng vị trí, vì vậy điểm được phát hiện chính là Điểm đồng vị Sử dụng laser như một phương tiện mang thông tin , mặt phẳng nơi điểm được phát hiện nằm chính là [từ lỗ chiếu sáng, ánh sáng được chiếu ra và hội tụ tại một điểm trên mặt phẳng tiêu cự của mẫu, ánh sáng phát ra từ điểm đó sẽ được hình ảnh hóa tại lỗ quan sát. Bất kỳ ánh sáng phát ra ngoài điểm đó...] Mặt phẳng đồng vị Hình A: Kính hiển vi quét cộng pha bằng tia laser Màng mỏng quang học Phép cộng liên tục các tầng Hình ảnh hai chiều [Máy tính hiển thị điểm quan sát dưới dạng điểm trên màn hình máy tính. Để tạo ra hình ảnh hoàn chỉnh, hệ thống quét trong đường ánh sáng sẽ quét qua mặt phẳng tiêu cự của mẫu, từ đó tạo ra hình ảnh toàn diện của kính hiển vi cộng hưởng. Khi bàn nâng hạ mẫu theo trục Z, mặt mới của mẫu được di chuyển đến mặt phẳng cộng hưởng, mặt mới của mẫu lại được hình ảnh hóa trên màn hình, và với sự di chuyển liên tục của trục Z, chúng ta có thể nhận được các hình ảnh cắt ngang liên tục của mẫu.]

, sau khi xử lý bằng phần mềm máy tính chuyên dụng

[Mỗi hình ảnh mặt phẳng tiêu cự thực tế là một mặt cắt quang học của mẫu, và mặt cắt này luôn có độ dày nhất định, được gọi là...] , có thể nhận được [Do cường độ ánh sáng tại điểm tiêu cự lớn hơn đáng kể so với ngoài điểm tiêu cự, và ánh sáng ngoài điểm tiêu cự bị lọc qua lỗ quan sát, nên độ sâu trường quan sát của hệ thống kính hiển vi cộng hưởng gần như bằng không. Việc quét theo trục Z có thể thực hiện cắt quang học, tạo ra các hình ảnh cắt ngang hai chiều của mẫu. 12 con giáp Khi kết hợp quét trong mặt phẳng X-Y (mặt phẳng tiêu cự) với quét theo trục Z (trục quang học), thông qua. Hình ảnh ba chiều của mẫu (2) Đối với ung thư vú nhỏ, kỹ thuật đông quang nội mạch có thể thay thế phẫu thuật cắt khối u, điều này Hình B: Nguyên lý kính hiển vi cộng pha Ba, sự khác biệt giữa kính hiển vi cộng pha và kính hiển vi thông thường 1, ức chế sự mờ của hình ảnh, nhận được Hình ảnh rõ ràng (Hình C) 。

2, có

Độ phân giải trục cao hơn

, và có thể thu được các lát cắt quang học liên tục (Hình D) Tăng độ phân giải bên ngang (Hình E)

4, do quét điểm-điểm Loại bỏ tác động của ánh sáng dư thừa (Hình F)

3， Bốn, ứng dụng của kính hiển vi quét cộng pha bằng tia laser A, Định vị và định lượng

(b) Hoạt động chết của tế bào (c) Hybrid hóa in situ phát xạ huỳnh quang B, Đo lường động thái

(a) Đo lường sự phân bố và thay đổi nồng độ Ca2+ tự do trong tế bào sống hoặc mô (Zn+, Na+, K+)

(b) Phát hiện gốc tự do

[a) Định vị và định lượng dấu hiệu miễn dịch fluoresen (một dấu, hai dấu hoặc ba dấu): Ví dụ như phân bố của thụ thể màng tế bào hoặc kháng nguyên, phân bố của sợi vi, sợi microtubule, sự hiện diện và đồng định vị của hai hoặc ba protein, sự đồng định vị của protein và tế bào khí quản, sự chuyển vị của yếu tố phiên mã nhân và sự tăng trưởng, biệt hóa của tế bào gốc. chơi trò chơi bắn cá

(c) Quá trình động thái của thuốc đi vào tế bào, định vị và phân phối định lượng

(d) Di chuyển của protein

(e) Đo lường nồng độ H+ (pH) trong tế bào sống

(f) Đo lường điện thế màng mitochondria

(g) Đo lường khôi phục phát xạ huỳnh quang (FRAP)

(h) Đo lường khử và tái khóa của caging

(i) Đo lường chuyển giao năng lượng huỳnh quang cộng hưởng (FRET)

(j) Các ứng dụng khác

Hình ảnh cắt lớp của tế bào

Thai nhi người

Hình ảnh cắt lớp của tế bào

Thai nhi người

j

------------