Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 1/18 EiEi EtEt zmiana amplitudy (absorpcja) zmiana fazy (dyspersja) Metody optyczne w medycynie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 1/18 EiEi EtEt zmiana amplitudy (absorpcja) zmiana fazy (dyspersja) Metody optyczne w medycynie."— Zapis prezentacji:

1 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 1/18 EiEi EtEt zmiana amplitudy (absorpcja) zmiana fazy (dyspersja) Metody optyczne w medycynie Podstawy oddziaływania ś wiatła z materią Tylko światło pochłonięte może wywołać efekty bio/foto/chemiczne (prawo Grotthusa-Drapera) – konieczne absorpcja - chromofory Tylko światło pochłonięte może wywołać efekty bio/foto/chemiczne (prawo Grotthusa-Drapera) – konieczne absorpcja - chromofory

2 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 2/18 Własności optyczne ciał absorpcja (  ) – prawo Lamberta-Beera, współczynnik absorpcji a=4  / ( dł. fali świetlnej), absorbancja A = aL (gęstość optyczna); A = – ln I/I 0. W analityce współczynnikiem absorpcji określa się niezależną od stężenia c wielkość , związaną z absorbancją i a relacją  = A/(c L) 0  - 0 - 0 a(  )  T=I/I o 1 00

3 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 3/18  - 0 - 0 n(  ) a n 1 0 P A dyspersja (n) – zmiana fazy a) mikroskopia (kontrast fazowy) b) anizotropia optyczna – aktywność optyczna (skręcenie płaszczyzny polaryzacji  polarymetria)  = (  L/ )( n + -n -­ ) – skręcenie miarą dwójłomności (aktywności optycznej) – ważna metoda analityczna dla pomiarów stężenia cukrów (sacharymetria) 

4 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 4/18 laser Ar + HbO pigment soczewka & rogówka lampa łukowa Absorpcja tkanek – przykładowe widma

5 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 5/18 a) endogenne: melanina, hemoglobina, rodopsyna, kwasy nukleinowe (UV), karoten, chlorofil,... b) egzogenne barwniki kationowe (tiazyny: błękit metylowy, tiopironina) – na zewnątrz komórki  w reakcji fotodynamicznej niszczą błonykomórkowe fluoresceiny (np. róż bengalski, eozyna) i porfiryny – lokują się w cytoplaźmie  niszczenie str. cytoplazmatycznych, enzymów i RNA akrynidy – łączą się z DNA - mutacje Chromofory egzogenne mogą wyzwalać endogenne egzogenne mogą wyzwalać endogenne ( Kwas 5- Aminolewulinowy )  Protoporfiryna np.

6 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 6/18 Pomiary spektroskopowe – ogólna metodyka - spektroskopia absorpcyjna detektor próbka lampa spektr. spektroskop/ monochromator  T  T zdolność rozdzielcza (   instr )

7 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 7/18 zastosowanie laserów  detektor próbka lampa spektr. spektroskop/ monochromator detektor próbka laser przestraj. kolimacja  zwiększ. czułości (drogi opt.)  T  T

8 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 8/18 Inne rodzaje spektroskopii optycznej:  spektroskopia dyspersyjna, polarymetria  spektroskopia emisyjna  rozpraszanie światła (Rayleigha, Ramana) Widma molekularne stany singletowe i trypletowe możliwe przejścia metody fluorescencyjne S2S1S0S2S1S0 A FL FS FLO T2T1T2T1

9 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 9/18 S0 S0 S0 S0 S1S1S1S1 S2S2S2S2 T1T1T1T1 T2T2T2T2   10 –10 – 10 –8 s   10 –6 – 10 –3 s Mechanizm aktywacji chromoforu przez światło: światło IR ciepło  ablacja, koagulacja, odparowanie, ciepło  ablacja, koagulacja, odparowanie, selektywne reakcje fotochemiczne z otoczeniem selektywne reakcje fotochemiczne z otoczeniem Nowe ź ródła ś wiatła dla elektronowych wzbudze ń chromoforów Nowe ź ródła ś wiatła dla elektronowych wzbudze ń chromoforów

10 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 10/18 Źródła światła: 1. Lampy a) szerokopasmowe, rozkład Plancka b) lampy selektywne – np. niebieskie – do terapii hyperbilirubinemii i łuszczycy c) lampy „monochromatyczne” – np. Hg – źródło UVC(253,7 nm), „kwarcówka”,

11 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 11/18 2. Lasery Właściwości promieniowania laserowego - duża intensywność (spektralna i przestrzenna gęstość mocy) - monochromatyczność - kolimacja - spójność - polaryzacja - przestrajalność (lasery barwnikowe, Ti:szafir i diodowe) - możliwość generacji ultrakrótkich impulsów Lasery diodowe umożliwiają akcję laserową głównie w zakresie ok. 650 – 950 nm (choć tzw. lasery niebieskie sięgają też już do ok. 400 nm). Mogą być przestrajane przez zmianę temperatury w zakresie znacznie mniejszym niż lasery barwnikowe. Są za to małe, proste w obsłudze i ekonomiczne,

12 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 12/18 Przykład lasera przestrajalnego – laser barwnikowy Barwniki laserowe - umożliwiają przestrajanie długości fali laserów barwnikowych dzięki odpowiedniej strukturze poziomów energetycznych (szerokie, ciągłe pasma i wysoka wydajność kwantowa fluorescencji. Zakresy widmowe akcji laserowej możliwej przy użyciu różnych barwników:

13 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 13/18 wybór konkretnego typu lasera zależy od konkretnego zastosowania: absorpcji tkanek. światło musi dotrzeć tam, gdzie ma działać (prawo Grotthusa-Drapera) konieczna transmisja przez tkankę „po drodze” i absorpcja światła „u celu”  widma chromoforów Penetracja tkanki przez światło różnych laserów (głębokość, po jakiej natężenie wiązki spada e-krotnie w typowej tkance miękkiej): Lasery w medycynie Ar +  0,5-2 mm Nd:YAG  2-6 mm CO 2  0,1-0,2 mm Er:YAG  0,4-0,6 mm

14 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 14/18 Znaczenie różnych właściwości światła laserowego dla zastos. med. duże natężenie duże natężenie – umożliwia dostarczenie dużej energii do ściśle określonego miejsca  koagulację, ablację tkanek, monochromatyczność i przestrajalność monochromatyczność i przestrajalność – umożliwia selektywne wzbudzanie wybranych chromoforów  inicjację określonej reakcji kolimacja wiązki laserowej kolimacja wiązki laserowej – umożliwia osiągnięcie dużej gęstości energii i dobre zogniskowanie promieniowania (użycie światłowodów) koherencja koherencja – umożliwia silne ogniskowanie, zastosowanie holograficzne metod krótkie impulsy krótkie impulsy – zmniejszanie ef. termicznych, możliwość badania szybkich reakcji biol./chem.

15 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 15/18 Zastosowania chirurgiczne – wykorzystują przeważnie termiczne działanie światła laserowego (lasery pracujące w bliskiej i średniej podczerwieni wzbudzają oscylacyjne i rotacyjne stany molekuł w tkankach). Główne zalety lasera w chirurgii: bezkontaktowe działanie  sterylność, możliwość zabiegów na dnie oka (światło przechodzi przez przezroczystą soczewkę oczną, absorbowane przez siatkówkę), precyzja (możliwość ogniskowania do ok. 10  m), bezkrwawość (ważne przy operacjach rozległych obszarów np. mastektomii), możliwość stosowania bezinwazyjnych technik wziernikowych Ablacja = rozpad tkanek (dysocjacja cząsteczek) w wyniku bezpośredniego rozrywania wiązań i nadania fragmentom energii kinetycznej przez krótkie impulsy światła UV. Bardzo atrakcyjna dla precyzyjnej chirurgii dzięki nietermicznemu działaniu – eliminacja blizn i efektów ubocznych termicznego działania tradycyjnych laserów „chirurgicznych” (np. lasera CO 2 ) Różne skutki działania światła w zależności od długości impulsu laserowego przy zachowaniu tej samej dawki promieniowania świetlnego

16 Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 16/18 Popularne typy laserów „medycznych”: ekscymerowe ( nm) – głównie do korekcji wad widzenia przez chirurgiczne modyfikowanie soczewki ocznej (zmiana krzywizny przez ablację rogówki) Ar+ (488 i 514,5 nm) – głównie w okulistyce (operacje siatkówki) Nd:YAG (1,064  m) – chirurgia (najczęściej stosowany laser chirurgiczny) Ho:YAG (2,09  m) – chirurgia (ablacyjne operacje prostaty) Er:YAG (2,94  m) – ablacyjna chirurgia kosmetyczna (wygładzanie zmarszczek) CO2 (10,6  m) – chirurgia (działanie głownie koagulacyjne – chyba, że krótkie impulsy), obecnie coraz rzadziej stosowany barwnikowy (równe dł. fali, głównie w obszarze widzialnym) – głównie w terapii fotodynamicznej (PDT), okulistyce i dermatologii Ti:szafir (bliska podczerwień) – głównie w okulistyce, PDT diodowy (niebieski oraz czerwień i bliska podczerwień) – głównie w biostymulacji (low-level laser therapy – LLLT) oraz do wzbudzania profiryny


Pobierz ppt "Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł.1 1/18 EiEi EtEt zmiana amplitudy (absorpcja) zmiana fazy (dyspersja) Metody optyczne w medycynie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google