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皮肤组织的光学特征

点击:         发布日期:2015-10-27
随着激光生物医学的发展,生物组织中光的分布以及光谱辐射与组织的相互作用成为重要的基础问题,而这两方面均与组织体的光学性质相关。国际上将这方面的研究工作称为“组织光学”。其实使用色差仪检测皮肤问题也离不开组织光学的定义,只有皮肤组织光学特征可

随着激光生物医学的发展,生物组织中光的分布以及光谱辐射与组织的相互作用成为重要的基础问题,而这两方面均与组织体的光学性质相关。国际上将这方面的研究工作称为“组织光学”。其实使用色差仪检测皮肤问题也离不开组织光学的定义,只有皮肤组织光学特征可以分析,才能实现色差仪检测肤色修复皮肤的初衷。

组织光学是激光生命科学于激光医学的基础。目前的研究状况是,组织光学的研究极大地落后与激光生物医学的实际应用。实际上,人们还不是很清楚光辐射对生物组织内在的固有反应,对人体组织的固有光学特征知之甚少(眼睛除外),以致组织光学特征数据十分缺少,难以对激光治疗等实际应用起到更好的指导作用。

1988年美国举办的美国光学学会上首次对组织光学进行了专题讨论。目前,国际上组织光学研究内容主要是光在组织中传输的理论模型、组织体光学特性参数的测定、激光辐射剂量学、建立组织体光学模型等。

有多层不同结构构成的人体皮肤组织,其光学特质相当于具有高散射性的混沌介质。入射到皮肤表面的光束,首先直接被皮肤角质与真皮,并被皮肤组织散射与吸收。其中一部分光被多次散射后会重新返回皮肤表面进入空气中,这一部分散射光称为漫反射光,它携带了皮肤内部组织结构的信息研究皮肤组织的光学特征,我们首先进入皮肤内的光吸收,散射情况,由皮肤内各种色基组织决定。如Hbo2,Hb,胆红素,黑色素等。这些色基组织吸收入射光后,还会发出荧光和磷光。它们的信号微弱,但包含了皮肤组织的特征信号,同样它们中的少部分也会到达皮肤表面而被探测到。光在皮肤内反射,散射,吸收,以及透射量将有入射光的特征(波长、功率、偏振等)以及皮肤组织不同色基的光学特性共同决定。

可认为当光束入射人体皮肤组织时,从宏观上可将光能最终分成三部分:从入射界而返回空气中的回射光中包括表面镜反射、表面漫反射和皮肤内后向散射:穿过皮肤的透射光包括弹道直射光(非散射光子、相干散射光子)、蛇形折射光(弱散射光子、传播方向轻微偏折)、前向散射光(漫透射光、多次散射光子);光在皮肤组织内部的主要物理过程除了上述散射外,还有一部分光能被组织吸收,且为多次散射和吸收。

光辐射在皮肤中传输的物理过程

皮肤组织光学特性的研究对医学皮肤诊断和色差仪检测皮肤颜色都有非常重要的意义,只有正确分析出光与皮肤之间的关系才能更加清晰的了解皮肤情况,确定皮肤问题,从而分析诊断最终改善修复。

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