造福人类的“医之光”

救死扶伤是医学最崇高的追求。光学技术在医学领域的应用，极大地提升了医疗技术的水平，并成为了造福人类的“医之光”。
　　X射线——隐秘病情的“侦察兵”
　　X射线是人类发现的第一种“穿透性射线”，即能够穿透普通光线所不能穿透的一些材料。X射线的发现者伦琴曾用该射线为他的夫人拍摄了一张手的照片，手的骨骼结构清晰可见。这张特殊的照片引起了学术界的轰动，也为伦琴带来了崇高的荣誉——1901年的诺贝尔物理学奖。
　　X射线是一种肉眼看不见的、频率比紫外线更高的电磁波。它不但具有很高的穿透本领，而且可使某些化合物产生荧光或使照相底片感光。同时，它在电场或磁场中不发生偏转，能发生反射、折射、干涉、衍射等。将X射线应用于医学诊断，主要依据的就是X射线的穿透作用，以及差别吸收、感光作用和荧光作用。
　　X射线在穿过人体时，由于不同组织结构吸收的程度不同，因此通过人体后的X射线量也就存在差别。这样一来， X射线照射人体后的影像就携带了人体各部分密度分布的信息，在荧光屏上或胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱也就存在较大的差别，显示出不同的阴影效果。医生根据这些阴影的浓淡对比，结合化验结果和病理诊断，就可判断人体某一部分的疾病信息了。X射线在医学诊断方面的应用，开创了非创伤性内脏检查技术的先河，并引领了此后医学诊断技术的潮流。
　　基于X射线影像技术发展起来的CT技术，可直接显示X射线检查无法显示的器官和病变。CT图像更加清晰，解剖关系更加明确，病变显示也更好，因此CT技术大大地提高了诊断准确率。CT技术是电子计算机X射线断层扫描技术的简称，它根据人体不同组织对X射线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后就摄下了人体被检查部位的断面或立体的图像，从而发现体内任何部位的细小病变。
　　内窥镜——用光窥视疾病的模样
　　如今，内窥镜检查已经成为消化道疾病诊断的主要手段之一，其实这也是光学技术应用的一个例证。
　　1870年，英国物理学家廷德尔在实验中发现，当用光照射盛有水的容器时，光线可以沿着出水口的水流进行传播，这样看上去光线就出现了弯曲现象，这似乎与光沿直线传播的法则发生矛盾。其实，这时光仍然是沿着直线传播的，只不过是在水流中发生了光的反射现象，所以看起来光是以折线方式前进的。科学家从这个现象中受到启发，从而于1955年发明了一种用于疾病诊断的内窥镜。
　　简单来说，内窥镜就是一个配备有灯光的管子，它可以由口腔进入到胃内或经其他人体孔道进入到体内。这种内窥镜是用极细的光导纤维制成的，其中含有两种不同折射率的玻璃纤维：一种玻璃纤维形成它的中心束线，另一种则包在中心束线的外面形成包层。由于这两种玻璃纤维在光学性质上的差别，因此光线经一定角度从光导纤维的一端射入之后，就会沿着两层玻璃材料的界面连续反射前进，最后从另一个端口射出。这就是内窥镜的工作原理。
　　1965年，科学家在内窥镜上安装了柱状透镜，使得内窥镜的视野更为清晰。医生利用内窥镜可以看到X射线不能显示的病变，多被用于肠胃疾病或肿瘤的诊断。
　　近几十年来，内窥镜技术发展很快，不但可以用于疾病诊断，而且也可以用于手术治疗。20世纪60年代，科学家在胃镜基础上加装了活检装置及照相机。到了20世纪80年代，内窥镜技术走进电视内窥镜时代，即在内窥镜的前端装有高灵感度的微型摄像机，从而可以把观察到的图像转化为电信号，然后再传至电视信息处理系统，最后转变成可在电视屏幕上显示的图像。
　　红外线——看不见的治疗之手
　　在太阳光谱中，红外线是一种不可见光，波长大于可见光，波长范围为0.76～1000微米，又可分为近红外线（0.76～1.50微米）、中红外线（1.50～6.0微米）和远红外线（6.0～1000微米）。
　　红外线是一种具有强热作用的放射线。红外线的穿透力很强，不仅能穿过衣服，而且还能透过皮肤甚至肌肉，而使其产生热效应。红外线的这一特性，使其具有一定的治疗作用。
　　红外线能够迅速被人体吸收，深入人体之后便会形成热效应，从而促使皮下深层组织的温度上升，扩张毛细血管，促进血液循环，增强物质代谢，增强组织细胞活力及再生能力。同时，红外线还经常被用于扭挫伤的治疗，有利于促进血肿的消散，以及减轻术后的粘连，促进瘢痕的软化等。在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时，可以改善组织营养，消除水肿，加快伤口愈合。在治疗慢性炎症方面，红外线能改善血液的循环，增加细胞的吞噬功能，从而促进炎症的消散。红外线还能改善关节疼痛症状，起到消除内肿和缓和酸痛的功效。
　　“光刀”——无形的手术刀
　　在外科手术上，手术刀是不可缺少的医疗工具，而“光刀”则是一种无形的手术刀。
　　“光刀”也被称为“激光刀”，是利用激光束实施手术。我们知道，激光具有能量高度集中的特点，它可以在自由弯曲的玻璃纤维或塑料纤维中传输，在端部透镜的聚焦作用下可以变成一束尖锐的光束。
　　常用的激光刀为二氧化碳激光刀和氩激光刀，其“刀刃”可以小到0.1 毫米，功率密度可以达到每平方厘米10万瓦。这样的“光刀”威力该有多大啊！不管是皮肤、肌肉，还是骨头，自然都不在话下。
　　利用激光刀进行的手术，没有锯骨的噪声，也没有丝毫的机械撞击。激光刀适宜于选择性地定量切除坏死组织，切口边缘平整，对外围正常组织损伤少。对于五官、心脏等操作难度大的部位，可以进行非接触性的手术。激光刀本身具有高温杀菌作用，因而可以减少手术后的感染。同时，激光对生物组织具有的热凝固效应，可以封闭切开的小血管，因此可以减少手术时的出血。
　　【责任编辑】庞 云