Sau khi tìm hiểu sơ bộ về giai đoạn thứ ba của tia laser, chắc hẳn mọi người đã hiểu được rằng tia laser có hai ứng dụng chính trong lĩnh vực y học (bao gồm cả hai phương diện sau): Do hạn chế về mặt chữ, bài viết này sẽ giới thiệu trước Chẩn đoán bằng laser Sử dụng laser làm phương tiện mang năng lượng [Trong bài viết trước, chúng ta đã cùng tìm hiểu về ứng dụng của laser trong điều trị y tế. Còn ở bài viết này, tác giả sẽ tiếp tục giới thiệu với các bạn về vai trò của laser trong chẩn đoán y học. Bài viết hôm nay tập trung vào việc trình bày ba lĩnh vực quan trọng sau đây.]

Khi nói đến chẩn đoán y tế, mọi người có thể nghĩ ngay đến quá trình kiểm tra sức khỏe. Điện tâm đồ ， Siêu âm [Ngoài ra, laser còn đóng góp một vai trò rất lớn trong việc chẩn đoán y học. Nội dung bài viết này sẽ đề cập đến ba khía cạnh chính như sau:...] Quang phổ sinh học bằng tia laser ， Chụp cắt lớp quang học bằng tia laser ， Kính hiển vi quang học 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 : Phổ hấp thụ của tia laser

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

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

[Theo hình 1.1, sự khác biệt giữa quang phổ hấp thụ của hemoglobin oxy hóa (oxy-Hb) và hemoglobin chưa oxy hóa (deoxy-Hb) là khá tinh tế. Trong khoảng bước sóng từ 600-800nm, hemoglobin oxy hóa có xu hướng hấp thụ ít hơn và tạo ra màu đỏ tươi rõ rệt, trong khi đó ở bước sóng trên 800nm, hemoglobin chưa oxy hóa lại thể hiện khả năng hấp thụ thấp hơn, giúp chúng ta đo lường được sự thay đổi của chúng theo từng loại...] Khác nhau về tỷ lệ hấp thụ Có thể biết Độ oxy hóa của mô 。

Hình 1.1: Quang phổ hấp thụ của hemoglobin

1.2 Sử dụng phổ huỳnh quang để xác định vị trí bệnh

Trên mô sinh vật Khi chiếu tia laser Bệnh sẽ xuất hiện Vị trí bị bệnh Thể hiện Huỳnh quang đặc trưng , dựa trên huỳnh quang này có thể xác định vị trí bệnh. Sử dụng NPe6 （mono-L-aspartyl chlorine 6） Làm Một số ứng dụng trong điều trị y học, [Hình 1.2 cho thấy rằng khi sử dụng ánh sáng phù hợp với dải hấp thụ của nó để kích thích, chúng ta sẽ thu được ánh sáng phát xạ có đỉnh tại 662nm (trong dung dịch photphat).]

Hình 1.2: Quang phổ hấp thụ và huỳnh quang của chất cảm ứng ánh sáng NPe6

2. Chụp cắt lớp quang học bằng tia laser

[Công nghệ tomograph quang học (optical CT), còn gọi là OCT, là một trong những kỹ thuật quan trọng trong chẩn đoán hình ảnh...]

[Vấn đề lớn nhất khi làm việc với ánh sáng truyền thẳng là cường độ tín hiệu nhận được quá yếu, vì vậy cần phải có cách để chọn lọc và phát hiện tín hiệu này với độ nhạy cao. Hiện nay, phương pháp hiệu quả nhất được sử dụng là...] Phương pháp phát hiện quang sai 。

(2) Phương pháp phát hiện quang sai thông thường là trộn hai sóng ánh sáng có tần số khác nhau ( Sóng tín hiệu và sóng tham chiếu ) rồi Phát hiện tín hiệu tần số đánh dấu [Phương pháp này chia tia laser thành hai phần: ánh sáng tham chiếu và ánh sáng tín hiệu chiếu vào mẫu sinh học. Sau khi tần số của ánh sáng tham chiếu được điều chỉnh, nó sẽ được kết hợp với ánh sáng tín hiệu và thực hiện quá trình...] Tán xạ Ánh sáng thu được và ánh sáng tham chiếu không cùng phương truyền nên không tạo ra tín hiệu tần số đánh dấu, do đó tín hiệu tần số đánh dấu được phát hiện là Kết quả của sự can thiệp giữa ánh sáng truyền thẳng và ánh sáng tham chiếu . Sử dụng phương pháp quang sai để phát hiện CT quang học là thiết bị thí nghiệm như hình 2.1:

Hình 2.1: Thiết bị thí nghiệm phát hiện CT quang học sử dụng phương pháp quang sai

[Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về công nghệ OCT (tomograph quang học liên kết), một trong những công cụ đắc lực trong y học hiện đại...]

(1) Nguyên lý của kỹ thuật OCT như hình 2.2(a), cấu trúc cơ bản là Máy interferometer Michelson [OCT chia ánh sáng thành hai phần: ánh sáng tín hiệu và ánh sáng tham chiếu. Ánh sáng tín hiệu sau khi hội tụ sẽ chiếu vào mô sinh học và tạo ra ánh sáng phản xạ ngược trở lại. tỉ lệ cược Ánh sáng tham chiếu sẽ được phản xạ từ gương điều biến bằng vật liệ Hai loại ánh sáng này sau đó sẽ xảy ra hiện tượng giao thoa và được xử lý bằng. Phát hiện bằng phương pháp quang sai 。

Hình 2.2(a): Biểu đồ nguyên lý của OCT

(2) Sử dụng máy interferometer với sợi quang quartz truyền ánh sáng, cũng có thể dùng Ống dẫn v.v. để có Hình ảnh cắt lớp của mô sinh vật bên trong 。

Hình 2.2(b): Sơ đồ nguyên lý của thiết bị OCT sử dụng interferometer sợi quang

3. Kính hiển vi quang học bằng tia laser

3.1 Kính hiển vi cộng hưởng quang học bằng tia laser

[Hình 3.1(a) minh họa nguyên lý hoạt động của kính hiển vi laser cộng hưởng. Ánh sáng phát ra từ nguồn điểm (laser) sau khi...] Thấu kính hội tụ ánh sáng Sau đó chiếu vào điểm quan sát trong mẫu thử, tại thời điểm này trong mẫu thử sẽ hình thành điểm sáng của ánh sáng chiếu, sử dụng Mắt kính Qua Bộ lọc không gian Để những điểm này thành hình trên bộ phát hiện.

Hình 3.1(a): Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi cộng hưởng quang học bằng tia laser

(2) Trên đây đã giải thích nguyên lý bằng mô hình truyền qua, nhưng thực tế sử dụng cấu trúc phản xạ như hình 3.1(b) Cấu trúc phản xạ 。

Hình 3.1(b): Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi cộng hưởng quang học phản xạ bằng tia laser

3.2 Kính hiển vi quang học cận trường

[Hình 3.2 cho thấy sự khác biệt giữa kính hiển vi quang học gần trường và kính hiển vi thông thường. Cấu trúc cơ bản của cả hai thiết bị tương tự nhau, nhưng kính hiển vi quang học gần trường còn có một đầu dò nằm rất gần bề mặt mẫu, đóng vai trò quyết định trong việc đạt được độ phân giải siêu vi...]

Hình 3.2: Sơ đồ minh họa của kính hiển vi quang học cận trường (a) và kính hiển vi quang học thông thường (b)

[Ở phần trước, chúng ta đã sơ lược về ba ứng dụng chính của laser trong chẩn đoán y học: quang phổ sinh học laser, chụp cắt lớp laser và kính hiể Tiếp theo, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào một ứng dụng khác quan trọng không kém...] Công nghệ và ứng dụng kính hiển vi quét cộng hưởng bằng tia laser 。

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

Độ phân giải của mắt thường: 0,2 mm

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

Độ phân giải của kính hiển vi điện tử: 0,2 nm

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

Hai, nguyên lý

Confocal sử dụng lỗ quan sát đặt sau nguồn sáng và lỗ quan sát đặt trước bộ phát hiện để thực hiện Đèn chiếu điểm Chẩn đoán bằng laser Phát hiện điểm [Từ nguồn sáng, ánh sáng qua lỗ chiếu sáng được hội tụ vào một điểm cụ thể trên mặt phẳng tiêu cự của mẫu. Ánh sáng phát xạ từ điểm này sẽ được hình ảnh hóa tại lỗ thu nhận, trong khi ánh sáng phát xạ từ bất kỳ điểm nào ngoài điểm đó sẽ...] Cả hai đều bị lỗ quan sát chặn lại . Lỗ quan sát chiếu và lỗ quan sát phát hiện đối với điểm chiếu hoặc điểm phát hiện là đồng pha, do đó điểm phát hiện tức Điểm đồng pha , mặt phẳng nơi điểm phát hiện nằm tức Mặt phẳng đồng pha [Máy tính sẽ hiển thị điểm được phát hiện dưới dạng điểm ảnh trên màn hình. Để tạo ra một hình ảnh hoàn chỉnh, hệ thống quét trong quang học sẽ di chuyển mẫu trên mặt phẳng tiêu cự. Khi mâm mẫu di chuyển theo trục Z, lớp mới của mẫu sẽ được đưa vào mặt phẳng tiêu cự và hình ảnh lớp đó sẽ xuất hiện trên màn hình. Việc di chuyển liên tục theo trục Z sẽ tạo ra chuỗi hình ảnh cắt ngang của mẫu...]

Hình A: Kính hiển vi quét cộng hưởng bằng tia laser

[Mỗi hình ảnh mặt phẳng tiêu cự thực chất là một mặt cắt quang học của mẫu, và mỗi mặt cắt này có một độ dày nhất định, được gọi là...] Miếng mỏng quang học [Do cường độ ánh sáng tại điểm tiêu cự mạnh hơn đáng kể so với các điểm ngoài tiêu cự, và ánh sáng ngoài tiêu cự bị lỗ thu giữ loại bỏ, vì vậy phạm vi độ sâu của hệ thống quang học cộng hưởng gần như bằng không. ty le keo nha cai Việc quét theo trục Z cho phép chụp cắt lớp quang học, tạo ra một phần cắt quang học hai chiều tại điểm tiêu cự. Khi kết hợp quét trong mặt phẳng X-Y (mặt phẳng tiêu cự) và quét theo trục Z (trục quang), chúng ta có thể. Gom các tầng liên tiếp (1) Công nghệ này được dẫn dắt bởi các cơ sở hình ảnh, thông qua kim chọc qua da đưa sợi quang dẫn vào Hình ảnh hai chiều , sau khi xử lý đặc biệt bởi Phần mềm máy tính , có thể nhận được Hình ảnh ba chiều của mẫu 。

Hình B: Nguyên lý của kính hiển vi cộng hưởng

Ba, sự khác biệt giữa kính hiển vi cộng hưởng và kính hiển vi truyền thống

1, ức chế độ mờ của hình ảnh, đạt được Hình ảnh rõ nét (Hình C)

2, có Độ phân giải trục cao hơn , và có thể thu được các lát cắt quang học liên tục (Hình D)

3， Tăng độ phân giải bên ngang (Hình E)

4, do quét điểm theo điểm Loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng nhiễu (Hình F)

Bốn, ứng dụng của kính hiển vi quét cộng hưởng bằng tia laser

A, Định vị và định lượng

[(a) Định vị và định lượng đánh dấu fluorescein miễn dịch (đánh dấu đơn, đôi hoặc ba): Ví dụ như phân bố của thụ thể màng tế bào hoặc kháng nguyên, phân bố của sợi vi, sợi microtubule, sự tồn tại và cùng định vị của hai hoặc ba protein, sự định vị đồng thời của protein và các cơ quan tế bào, sự chuyển vị của yếu tố phiên mã nhân và tăng trưởng, phân hóa của tế bào gốc. tỉ lệ cược

(b) Hoại tử tế bào

(c) Hybrid hóa lai trong tế bào

B, Đo lường động thái

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

(b) Phát hiện gốc tự do

(c) Quá trình động của thuốc vào tế bào, vị trí phân bố và định lượng

(d) Chuyển vị protein

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

(f) Đo lường tiềm năng màng mitochondria

(g) Đo lường khôi phục huỳnh quang bị làm mờ (FRAP)

(h) Đo lường giải khai và tái kết hợp 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

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