生物医学光子学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,光热治疗技术及其在,生物医学中的应用,管慧文,1015061409,光热治疗技术及其在,1,目录,背景,癌症传统治疗方法,o新的治疗方法,o光热治疗,o简介,o原理,o光热试剂,o诊断治疗一体化,o案例,目录,2,背景,癌症对人类健康和生命都有巨大的威胁,是人类死,亡的主要原因之,23%089%,恶性肿缩,83%,心脏病,底血管病,547,27.79%,呼吸系病,伤及中毒,内分泌营养和代谢病,消化系病,20.22%,神经系病,泌尿生殖系病,传染病,其他,背景,3,传统治疗方法,癌症的传统治疗方法包括手术切除、化学治疗、放,射线治疗等。,o手术切除在理论上可以通过完全移除肿瘤细胞而将,癌症治愈,但外科手术无法切除已经转移到其他部,位的癌细胞,同时也无法精确切除所有癌变细胞而,有可能导致癌症复发。更为重要的是,对于年老体,弱的患者来说,外科手术这种创伤性极大的治疗方,法有可能带来比癌症本身更大的危险,传统治疗方法,4,化学治疗(或化疗)使用可以杀死癌细胞的药物进行癌症,的治疗。由于癌细胞相比正常细胞具有快速分裂和生长的,特性,所以化疗用药的作用原理通常是借由干扰细胞分裂,的机制来抑制癌细胞的生长。因此,大多数化疗药物都没,有对于癌细胞的特异性,会在杀伤癌细胞的同时也影响正,常细胞,具有较大的副作用。,o放射线治疗(或放疗)是通过放射性辐射杀死癌细胞。放,疗使用放射源发出的辐射线破坏细胞的遗传物质,阻止细,胞生长或分裂,以此杀死癌细胞。然而放疗的效果仅局限,与辐射区域内,同时放疗也不具有选择性,会导致正常细,胞和组织的损失,造成较大的副作用。,化学治疗(或化疗)使用可以杀死癌细胞的药物进行癌症,5,癌症治疗的新方法,近年来兴起了一系列癌症治疗的新方法,包括光,热治疗、基因治疗、兔疫治疗、光动力治疗等等,这些方法无一例外的都属于无创性或者低创伤性,治疗,可以有效减轻患者的痛苦,同时都具有,定的靶向治疗特性,可以定点杀伤癌细胞而对正,常细胞带来很少的伤害。这些新的治疗方法大都,处于研究阶段或者临床试验阶段,因此,通过不,断的优化调整,这些新兴的癌症治疗方法都具有,很大的临床应用潜力,癌症治疗的新方法,6,光热治疗,o光热治疗(PT)通常是通过敫光照射给肿瘤组织加热,一般,照射时间为几分钟到几十分钟,使肿瘤组织温度升高。在这样,的温度下,由于肿瘤细胞对热的耐受性较低,肿瘤细胞被选择,性地破坏。光热治疗产生的热量,往往使肿瘤细胞发生不可逆,的损伤,主要表现为线粒体膨胀、蛋白质失活、双折射性的丢,失、水肿和组织坏死、细胞膜松散及膜蛋白的变性等。,光热治疗使用的激光波长多为7001000nm,电磁波的这,波长区域被认为是人体组织的光学窗口。也就是说,波长为,7001000nm光对人体组织的穿透性最好,实验证明此区域,内的光可以穿透约1cm厚度的组织而不对其产生明显的破坏,作用。因此,使用近红外激光可以实现穿透皮肤和组织,在不,破坏正常细胞的情况下,实现对于深层肿瘤组织的有效热杀伤。,光热治疗,7,治疗原理,Light source,光热杀死肿瘤细胞的原理主要 Nano-ggents,包括三个方面,(1)间接杀死肿瘤细胞:肿瘤组织的毛细血管在发育上和功能,上都比正常血管差,肿瘤组织的毛细血管缺乏弹性,导致肿瘤,组织内血流缓慢,易形成栓塞,且不容易散热,在光热治疗条,件下,肿瘤组织的温度与正常组织的温差可达510C,可以,利用这个温差来杀死肿瘤细胞而又不损伤正常组织的细胞。另,一方面,肿瘤组织血流不通畅会导致肿瘤内部缺氧,加热会,剧这一过程,使得肿瘤细胞更容易被杀死。,治疗原理,8,(2)直接杀死肿瘤细胞:加热会使肿瘤细胞细胞膜上磷,脂的状态发生改变,从而引起细胞膜的流动性和通透性发,生改变,导致膜蛋白发生功能的丧失,甚至导致蛋白质变,性。此外,加热还会改变细胞骨架,从而改变细胞的形态,进一步改变细胞的代谢及功能,(3)诱导细胞凋亡:很多研究表明,加热会引起细胞内,凋亡促进基因(包括野生型p53等)和凋亡抑制基因,(bc-2,突变型p53等)的表达改变,从而引发细胞发,生凋亡。,(2)直接杀死肿瘤细胞:加热会使肿瘤细胞细胞膜上磷,9,光热试剂,o人体中固有的光吸收剂包括水、血红蛋白、氧和血红蛋白和黑色,素等。这些物质吸收光能后,会引发定程度的组织温度升高,但是由于生物体对可见光较强的散射和吸收,使得可见光对组织,的穿透深度不够,产生的热量不足以杀伤肿瘤细胞。同时,这些,光吸收剂是人体本身固有的,在全身都有分布,因此,以这些物,质作为光吸收剂,很难分辨出正常组织和肿瘤组织,从而引起对,正常组织的热损伤。,为了提高激光诱导的光热治疗的效率和肿瘤选择性,通常会将具,有光吸收性能的光热治疗剂导入肿瘤部位,使得肿瘤组织温度迅,速升高,同时不会引起周围正常组织温度的明显升高。,光热试剂,10,生物医学光子学课件,11,生物医学光子学课件,12,生物医学光子学课件,13,生物医学光子学课件,14,生物医学光子学课件,15,生物医学光子学课件,16,生物医学光子学课件,17,生物医学光子学课件,18,生物医学光子学课件,19,生物医学光子学课件,20,生物医学光子学课件,21,生物医学光子学课件,22,生物医学光子学课件,23,生物医学光子学课件,24,生物医学光子学课件,25,生物医学光子学课件,26,生物医学光子学课件,27,生物医学光子学课件,28,生物医学光子学课件,29,生物医学光子学课件,30,生物医学光子学课件,31,生物医学光子学课件,32,生物医学光子学课件,33,生物医学光子学课件,34,生物医学光子学课件,35,生物医学光子学课件,36,生物医学光子学课件,37,生物医学光子学课件,38,生物医学光子学课件,39,生物医学光子学课件,40,