單光子和雙光子激發(fā)熒光經(jīng)組織穿透的對(duì)比研究及激光照射下的紅細(xì)胞內(nèi)部光分布-FDTD計(jì)算.pdf

1、在豬的組織中,405納米連續(xù)激光和800納米飛秒激光的穿透都呈現(xiàn)單指數(shù)衰減。405納米連續(xù)激光在散射方面的損失大大高于800納米飛秒激光的,這就暗示著組織的散射也是遵從Rayleigh定律的。然而,405納米的單光子激發(fā)(SPE)熒光的穿透深度和800納米的雙光子激發(fā)(TPE)熒光的穿透深度是相近的,這是由于相比SPE熒光,在組織散射后減小的激光功率密度會(huì)更加嚴(yán)重地減弱TPE熒光。在另一方面,我們測(cè)得800納米飛秒激光的展寬是隨著組織深

2、度線性加寬的,這是由于組織的色散效應(yīng)造成的影響。我們發(fā)現(xiàn)激光脈沖的展寬因子大約是1.004x,在這里x是組織深度單位毫米,也因此這個(gè)效應(yīng)不會(huì)非常嚴(yán)重地影響在組織的淺層部分中的TPE熒光。一層很薄的血液可以阻礙405納米激光的傳播,但是卻不能影響800納米激光的穿透。綜合考慮所有這些相關(guān)因素,在帶有血液的活體系統(tǒng)和活體組織中TPE的穿透深度必然比SPE的穿透深度大。
　　 在低功率激光照射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,由于光能夠被生物體本身會(huì)聚可

3、能造成活體器官損傷,安全就成了人們最為關(guān)心的問題之一。我們用有限時(shí)域差分的數(shù)值計(jì)算方法來研究用632.8nm平面光波照射雙凹型,扁球體型或圓盤球體型紅細(xì)胞后在紅細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生的光分布。我們發(fā)現(xiàn)會(huì)聚效應(yīng)在雙凹型,扁球體型或圓盤球體型紅細(xì)胞中的任何一個(gè)都如此顯著,以至于當(dāng)激光照射方向沿著紅細(xì)胞平面時(shí)在靠近紅細(xì)胞膜的會(huì)聚區(qū)域的光強(qiáng)達(dá)到入射光強(qiáng)的10倍多。當(dāng)入射方向偏離紅細(xì)胞平面超過15度時(shí)這種會(huì)聚效應(yīng)就變得很弱甚至消失。因?yàn)樵诩t細(xì)胞內(nèi)的最大光強(qiáng)