磁疗技术的研究进展论文

磁疗技术的研究进展论文

磁疗的作用及效果：

经医学研究发现恒定磁场能对人体起到刺激穴位、产生类似针灸作用，疏通经络、消炎止痛、镇静安神、降血脂、调节血压、促进人体血液循环的作用；我睡的就是健晨磁疗枕头啊，睡眠相当好，颈椎舒服好多。

磁疗对人体影响：

作用机理

磁性是物质的属性之一。人体也具有一定的磁性，现已发现人脑磁疗、心脏、皮肤和其他器官的电流活动都产生有磁场，甚至连头发上的毛囊也产生有磁场。近年来由于现代磁学和生物学的发展，出现了生物磁学这门边缘科学，现已获知磁性物质和磁场对生物学的生理机能都有一定的作用和影响，这种作用和影响叫生物的磁效应。这种磁效应应是由于物体内部微观结构的电子运动和构成生物组织的物质磁性决定的。科学实验已证实，磁性物质和磁场对生物的分子、细胞、神经、器官及整体(指活体)的各个层次均显示出不同的影响。磁疗就是利用人体内部的这种生物磁效应来调整和恢复人体内各种不平衡或不正常的机能状态来达到保健的目的。根据生物的磁效应，磁疗治病机理可以概括为以下几个方面:

人体血脂

血脂是血液中脂肪物质，血脂高低是指脂肪物质的多少，血脂包括血胆固醇、甘油三脂、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白等。通过临床观察表明:磁场有降低血脂作用。磁场降低血脂的机理:在磁场的作用下，胆固醇的长链和支链变成短链，成为多结晶体中心，有利于分解与代谢或通过磁场对酶的影响，防止脂肪的合成。

免疫功能

免疫功能是不是正常，与人的健康有密切关系，免疫功能低下的人，由于抵抗力低、容易患病。磁场对免疫功能的影响，国内外专家从不同角度与不同的方法进行了研究与观察，结果是大多数的实验研究与临床观察表明，磁场可以提高机体免疫力。

中枢神经

许多动物实验表明，低磁场使中枢神经系统的兴奋性增高，强磁场使中枢神经系统兴奋性减低。人体对交变磁场及恒定磁场都有敏感性。在一定范围内磁场强度合理，镇痛效果越明显。

生物电

科学研究表明:生物电、生物磁是人体内客观存在的一种特殊物质，正常人体内生物电、磁在各部位都保持一定的动态平衡。 但人致病后，这种平衡即会被打破而出现异常。因此，当人体内生物电、生物磁出现异常时，如外加以适当强度的磁场，作用于人体适当部位，根据"电磁感应"及磁与磁"同极相斥、异极相吸"的原理，也会使人体内处于异常状态的生物电、生物磁，产生一系列变化，这种变化就会使人体细胞内一些违反常规的电磁运动趋于正常，疾病随之而有好转。

皮肤

磁场可以使皮肤的温度升高，主要由于血管在磁场作用下扩张，血液循环加快所致;磁场还可以使皮肤电阻下降。最近，有人用红外线图谱观察法观察磁性床垫使用情况，在使用5分钟就发现局部皮肤温度升高，20分钟后温度升高明显。

根据临床观察和实验研究，从西医来说，磁疗有以下作用:

从中医来说，由于磁疗象针灸一样，主要是通过人体经穴来治疗疾病，说明磁疗对经络的作用是很明显的，经络的实质虽然至今医学上尚未阐明和作出定论，有认为是现代的神经系统，也有认为是血管系统，再有认为是内分泌系统，还有认为是淋巴系统，或是它们之间的组合，但经络是客观存在的。

不仅中医是这样认为，西医也对经络的存在是肯定的，这些系统是都属于人体的神经体液，所以磁疗都对其产生作用和影响，按中医来说，即:活血化淤是中医的重要疗法，特别是70年代以来，活血化淤的临床应用有很大发展，治疗的范围愈来愈广泛，疗效愈来愈高，对其机理的研究愈来愈深。

我们在临床上已证实，凡是中医活血化淤疗法能够治疗的疾病，磁疗大都能治疗，而且效果很好，如血肿、高血压、脑中风(脑血管病)、冠心病、糖尿病、胸腔积水、肾炎、水肿，尤其是关节疼痛等都收到很好的效果，说明磁疗的活血化淤的作用是很强的，所以从中医来说，磁疗的作用更加明显。

胆固醇

已被许多实验和临床观察证实:血脂中的胆固醇与人体健康有着密切关系，高胆固醇血症常引起动脉硬化，危害人体健康。

有人应用磁场作用于高胆固醇食物喂养引起高血脂症的家兔，发现有降低高血脂的作用。通过形态学观察，亦发现经过磁场作用的家兔，主动脉的脂质沉积减少。

磁疗是利用磁场作用于人体治疗疾病的方法。世界上的一切物体，小至基本粒子，大至天体都具有一定的磁性。地球本身是一个巨大的磁场。地球上的一切生物和人体一直受着地磁场这一物理环境因素的作用，地磁场成为生物体维持正常生命活动的不可缺少的环境因素。在二千多年前，我国西汉时代已利用磁石（Fe3O4的天然矿石）来治病。在国外，在16世纪末已制成各种磁疗器械，如磁椅、磁床、磁幅等用于临床。近20年来，国内外对磁场的生物学作用进行了广泛的研究，包括磁场的治疗和诊断疾病的应用，磁卫生学、磁生态学、生物磁学等，并且取得了明显的进展。一、磁场对人体的作用机制（一）电动力学理论一切磁现象都是由于运动电荷所产生的，磁现象的本质就是电荷的运动。磁场对电荷，一磁场对另一磁场，都会产生作用力。磁场对运动电荷产生劳伦兹力，对载流导体产生安培力；磁场能改变原子和分子的轨道磁矩和自旋磁矩的方向；通过电磁感应作用，磁场还能使导体产生感应电动势和感应电流。人体组织人生物物理学观点看，是极其复杂的，在磁场中将会受到磁场的各种作用而产生各种效应：1.产生微电流人体各种体液都是电解质溶液，属于导体，在交变磁场中，磁力线做切割导体的运动，将产生感生电流；随着心脏的收缩与舒张，血管也不停地进行运动，而且血液也是不断地在流动，所以虽是恒定磁场，由于血管和血流的运动，对磁力线进行切割，也将在体内产生电流。进行磁疗所产生的感生电流是很弱小的，即微电流。微电流的产生可对体内生物电活动发生影响，从而影响各器官各组织的代谢和功能。例如，在交变磁场作用下，Na+、K+、C1－等离子的活动能力加强，改变了膜电位，增强细胞膜的通透性，促进细胞膜内外物质的交换等。2.磁场对生物电的作用人体内有各种生物电流，如心电、脑电、肌电和神经动作电位等。生物电是生理活动的重要组成部分。在磁场作用下，生物电流将受到磁场力的作用，即磁场将对生物电流的分布、电荷运动形式及其能量状态发生作用，因而引起有关组织器官的功能发生相应的变化。此外，生物体的氧化还原反应过程中，发生电子的传递；磁场可能对电子传递过程产生作用而影响生化反应过程。（二）酶学说酶是在细胞内生成的，其化学本质属于蛋白质的生物催化剂。有些酶类的催化活性，除了蛋白质部分外，还需要金属离子，即金属离子是酶活性中心的组成部分。有些酶的分子中虽不含有金属，但需要金属离子激活。例如，许多磷酸移换酶需要Mg++，许多水解肽键的酶需要Co++、Mn++、Mg++或Zn++的激活，才转变成具有活性的酶。此外，Na+、K+、Ca++、Cu++等十余种阳离子及一些阴离子（C1－）等均对某些酶具有激活作用。磁场可能通过对上述金属离子和非金属离子的作用影响酶的催化活性，而对人体产生作用。有人认为磁场有镇静止痛、降低血压和减轻炎症反应等作用，同磁场提高胆硷酯酶、单胺氧化酶、组胺酶和激肽酶的活性有关。（三）经穴作用许多疾病的磁疗是用于穴位而产生疗效。例如磁片贴敷大椎、肺俞、膻中治疗喘息性支气管炎，旋磁作用神阈，有显著止泻疗效等。现代仪器检查证实，穴位经络存在电活动现象。例如，穴位比周围皮肤有较高的电位。当某脏器功能亢进时，相应经络穴位的皮肤电位增高或电阻值下降；当某器官活动功能减弱时，相应经络穴位的皮肤电位也随之降低，而电阻值则升高。因此推测阻值则升高。因此推测，磁场可能影响经络的是电磁活动过程而起机能调节作用。（四）神经内分泌作用磁场作用于全身时，各系统参与反应的程度可按下列顺序排列：神经，内分泌、感觉器官、心血管、血液、消化、肌肉、排泄、呼吸、皮肤、骨。神经和体液系统对磁场的作用最为敏感，即机体对磁场作用的反应中，神经和内分泌系统起重要作用。在磁场作用时，神经既能参与原始反应的快速感受系统，也参与其缓慢感受系统。当弱磁场作用较长时间时，也能引起缓慢系统的反应。内分泌系统也明显参与机体对磁场作用的反应。在磁场作用下，观察到动物某些激素分泌增加。二、磁场的生理作用和治疗作用（一）生理作用1.对神经系统的作用对磁场作用最敏感的是神经系统，而其中又以丘脑下部和大脑皮质最为敏感。磁场对动物条件反射活动主要是抑制作用，脑电图表现为大脑个别部位慢波和锤形波数目增加，在行为中伴有抑制过程占优势。在磁场作用后观察动物脑髓的超微结构，发现神经细胞体的膜结构，突触和线粒体有变化，而轴突的结构较稳定。2.对内分泌系统的作用强磁场可引起机体应激素反应，伴有ACTH和11－羟皮质酮的释放。下丘脑－垂体－肾上腺系统、胰岛、甲状腺、性腺等都对磁场的作用有感受性。动物实验表明，交变磁场短时间作用（5分和15分钟）主要增加ACTH在垂体和血液中的含量。交变磁场作用7～8分钟，血中11－羟皮质类固醇含量增加38％，作用10～15分钟后几增加一倍，以20mT（毫忒斯拉），频率50Hz的交变磁场作用15分钟，过一小时后甲状腺素分泌增加。3.对血液的作用磁场对白细胞吞噬功能的影响，随白细胞数量的变化而不同。健康人和化脓性感染性患者在430～510mT的磁场3小时作用下，白细胞吞噬功能显著增高，而肝病毒性疾病患者在400mT的磁场作用后，白细胞的吞噬功能降低。磁场400mT作用于肝癌患者2～3小时，其白细胞对抗其自身癌细胞的细胞毒素活性增高，有人认为可用以治疗肝癌。对凝血系统的影响，取决于磁场的作用强度和时间。高强度恒磁场作用于动物头部，动物血液的凝固性升高，纤维蛋白活性增高，纤维蛋白活性增高；低强度磁场对凝血影响不大。强磁场长时间作用可显著地减缓血流的速度，认为强磁场可用于内部止血和血流速度的调节，并认为这种效应与劳伦兹力对血细胞中原生质流动的力的作用有关。4.对组织代谢的影响在磁场作用下，体内许多过程和机能活动发生改变，例如，脂质的过氧化反应和氧化还原过程、某些酶的活性、细胞器的机能活动、生物膜通透性、内分泌功能以及微循环的改善等，因此引起组织代谢复杂变化。5.对皮肤反应的影响脉冲式动磁场16mT，作用10分钟，可使皮肤对化学刺激的敏感性增加，使皮肤对某些离子渗透性增强。用恒定磁场30mT，10分钟，10次作用于豚鼠致敏等皮炎时，表明恒磁场有降低致敏的效果，能减轻致敏动物皮肤的变态反应。（二）治疗作用1.止痛作用磁场有明显止痛作用。动磁场止痛较快，但不巩固；恒磁场止痛较慢，但止痛时间较长。磁疗常用于治疗各种疼痛，如软组织损伤痛，神经痛，炎症性疼痛，内脏器官疼痛和癌性疼痛等。磁疗止痛效果快慢不一，多数病人在磁疗后数分钟至10分钟即可出现止痛效果。磁疗止痛作用的机制可能是多方面的。磁疗改善微循环和组织代谢，因而纠正由缺血、缺氧、水肿、致痛物质聚集等所致疼痛；磁场能提高致痛物质水解酶的活性，使缓激肽、组胺、5－羟色胺等致痛物质水解或转化；磁疗还有降低神经兴奋性的作用等。2.镇静作用磁疗可改善睡眠状态，缓解肌肉痉挛，减轻面肌抽搐，减轻喘息性支气管炎和搔痒症等。这可能与磁场对神经系统的作用有关。中药磁石有镇心安神、平肝潜阳作用。3.消肿作用磁场有明显抗渗出作用，这在临床和实验中得到证实。实验观察表明，磁场既有降低致炎物质（组织胺等）使血管通透性增加的作用，又能加速蛋白质从组织间隙转移的作用，说明磁场的消肿作用与其影响通透性和胶体渗透压有明显关系。磁疗对软组织损伤，外伤性血肿，冻伤，烫伤，炎症等有明显消肿止痛的作用。4.消炎作用磁场有一定消炎作用，这与磁场改善微循环、消肿、止痛和促进免疫反应性增强等有关。磁场无明显直接抑菌作用。5.对冠心病和高血压的治疗作用低强度恒磁场（15～50mT）治疗冠心病或早期高血压患者，多数病人在治疗后一般状况改善，头痛，心区痛减轻或消失，血压下降，脉率减慢。有的作者提出低频交变磁场（50Hz，10～20mT）治疗冠心病心绞痛的效果较恒磁场为佳，而对心律失常无效。临床和实验资料表明，交变磁场对心痛综合征、心肌收缩性、血流流变性、脂质代谢、微循环等有良好影响，而对心脏的传导系统无明显影响。6.对肿瘤的作用磁疗对良性和恶性肿瘤有一定影响，可使良性肿瘤，如纤维瘤、脂肪瘤、毛细血管瘤、腱鞘囊肿等缩小或消失。对恶性肿瘤也有缩小肿块及改善症状的作用。大剂量非均匀磁场效果显著，一般均匀磁场对恶性肿瘤无效。磁场对肿瘤作用的机制尚不清楚。三、设备与治疗方法（一）磁场类型1.恒定磁场磁场强度和方向保持不变的磁场称为恒定磁场或恒磁场（图），如铁磁片和通以直流电的电磁铁所产生的磁场。图 恒定磁场2.交变磁场磁场强度和方向在规律变化的磁场（图），如工频磁疗机和异极旋转磁疗器产生的磁场。3.脉动磁场磁场强度有规律变化而磁场方向不发生变化的磁场（如图），如同极旋转磁疗器、通过脉动直流电磁铁产生的磁场。4.脉冲磁场用间歇振荡器产生间歇脉冲电流，将这种电流通入电磁铁的线圈即可产生各种形状的脉冲磁场。脉冲磁场的特点是间歇式出现磁场，磁场的变化频率、波形和峰值可根据需要进行调节。恒磁场又称为静磁场，而交变磁场，脉动磁场和脉冲磁场属于动磁场。磁场的空间各处的磁场强度相等或大致相等的称为均匀磁场，否则就称为非均匀磁场。离开磁极表面越远，磁场越弱，磁场强度呈梯度变化。图交变磁杨图脉动磁场（二）磁疗器械1.恒定磁场磁疗器械（1）磁片即永磁体。磁片的材料有铁氧体、金属磁和稀土钴三类。铁氧体有钡铁氧体（BaFe12O9）和锶铁氧体（SrFe12O9），其矫顽力（抗退磁能力）较高，导阻率高，磁性较低，价格低廉。金属磁性材料通常分为5类磁钢（AINiCO－5）和8类磁钢（AIMiCO－8），矫顽力较低，磁性强。稀土钴磁性材料是由稀土元素，如钐、铈、镨等与钴元素合成的合金材料，如钐钴合金(SmCO5)、铈钴合金[Ce(CoCuFe)5]、钐镨钴[(Smpr)CO5]等，其特点是磁性强，矫顽力高，但价格昂贵。磁片的形状常用的有圆形、方形、柱形和圆珠等，有各种不同面积和厚度，它们的表面磁场强度为数十至数百mT（毫忒斯拉）。按照穴位位置，将磁片缝缀在布料上而制成的磁帽、磁衣、磁腰带、磁表带、磁枕等，以进行长时间治疗，适用以治疗一些慢性病，如高血压、神经衰弱、慢性腰痛、乳腺增生等。（2）直流电磁机将直流电通到有铁芯的线圈，铁芯便产生恒磁场，磁场强度可达数十至数百mT。2.交变磁场磁疗器械（1）异极旋转磁疗器在一微型马达的轴上装一有机玻璃或硬塑料转盘，转盘上安装两片或四片磁片（图），异极排列（图）。马达通电，转盘旋转而产生交变磁场。治疗时将转盘靠近穴位或病变部位。图异极旋转磁疗器（2）电磁疗机用硅钢片作铁芯，绕上数千匝至数万匝漆包线，通以不同电压的交流电，即可产生数十至数百毫忒斯拉的交变磁场。电磁疗机可制成大小不同，形状不同以适应不同部位的治疗。3.脉动磁场磁疗器械（1）同极旋转磁疗器旋转磁疗器转盘上的两片或四片磁片为同极（南极或北极）向外（图），当通电转盘旋转时即产生脉动磁场，磁场强度有规律变化而方向不变。（2）磁按摩器在电动按摩器的按摩头上装有2片或4片磁片，同极排列，当通电时，按摩头带着磁片一起上下振动，形成脉动磁场。4.脉冲磁场磁疗器械将各种不同频率和波形的脉冲电流通过电磁铁的线圈，即产生脉冲磁场，磁场峰值强度可达数百mT。（三）磁疗方法磁疗方法很多，常用的有以下三种：1.磁片贴敷法用胶布或其他方法将磁片固定在治疗部位进行治疗。根据病情可贴敷一块或多块磁片，常用异极对置法（图）。磁片与皮肤在距离越大，作用于组织的磁场强度越弱，因此，常将磁片直接贴在皮肤上或只垫一层薄的纱布。磁片贴敷法操作简便，病人不需要经常到医院，根据病情定期到医院复查即可。图异极旋转磁疗器磁片排列图同极旋转磁疗器片排列图磁片不同极性不同放置法的磁力线分布2.旋转磁疗法用旋转磁疗器的磁头对准治疗部位进行治疗，磁头贴着治疗部位。如用同极旋转磁疗器，磁场是脉动的，用异极旋转磁疗器，磁场是交变的。3.电磁疗机这是利用电磁感应原理制成的磁疗机，电流形式不同，所产生的磁场形式也不同，可以是静磁场、交变磁场和脉冲磁场。这种磁疗法同时有热的作用，但要防止烫伤。原文转自：（四）磁疗的剂量1.磁疗的剂量磁疗剂量包括治疗部位多少、磁场强度、面积、场型、梯度、时间、间隔等，其中以磁场强度最为重要。场强一般分为小、中、大，小的场强在50mT以下，中场强在50～150mT，高场强在150mT以上。应用场强大小应视病情而定，一般可依据下列几点：（1）病人情况年老体弱，久病，儿童，过敏体质等开始先用小的场强，而年轻体壮者可用中或大的场强。（2）病变性质急性疾病开始时用小或中场强，慢性疾病开始即可用中或大的场强。（3）治疗部位头，颈、胸部开始时用小场强，腰、腹、四肢及深部开始即可用中或大的场强。2.磁疗的时间和疗程磁疗时间一般每次20～30分钟，每日或隔日一次。磁片贴敷可连续进行，根据病情定期复查，一般贴敷一周后休息1～2天再贴。某些慢性病，如高血压，慢性结肠炎等，须长期贴敷。（杨永辉）（五）磁处理水及其应用水以一定流速（米/秒左右），垂直于磁力线方向通过磁场后，即为磁处理水。为此制有专门的磁水器。磁水器的磁场强度一般为200～500mT，水流切割磁场数次至十几次。饮用量为2,000～2,500ml/日，用以治疗尿路结石，慢性胃炎等。磁处理水能使水分子间的结合状态发生变化。水并非均以单分子H2O所组成，水分子之间存在力的作用呈结合状态。水分子是极性分子，当水分子通过磁场时，其两端正、负电荷受到劳伦兹力的作用，水分子发生形变而改变了水分子的结合状态，从复杂的长链折散成简单的短链。这样水容易渗入坚硬水垢的缝隙中，使原来较坚固的大块结晶变成小圆球，而使原来较松软的结石表现为平板破碎。长期饮用大量磁处理水，对结石的局部及周围组织的慢性炎症有溶解、冲洗和消炎作用。（郭友池）四、临床应用范围及禁忌证（一）适应证1.内科疾病：喘息性支气管炎，支气管哮喘，高血压，冠心病，急慢性胃炎，慢性结肠炎，胃十二指肠溃疡，类风湿性关节炎等。2.外科疾病：急慢性软组织损伤，血栓闭塞性脉管炎，变形性骨关节病、肋软骨炎，肩关节周围炎，网球肘，腱鞘炎，纤维瘤，冻疮、前列腺炎，血肿，颈椎病，滑囊炎，残肢痛。3.神经科疾病：神经官能症，三叉神经痛，面肌抽搐，血管性头痛，神经炎等。4.小儿科疾病：单纯性婴幼儿腹泻，遗尿等。5.皮肤科疾病：硬结性红斑，毛细血管瘤，神经性皮炎等。6.五官科疾病：中心性视网膜脉络炎，单纯性青光眼，急慢性咽炎，眶上神经痛，下颌关节功能紊乱综合征，牙痛，慢性非化脓性腮腺肿大，冠周炎等。（二）禁忌证磁疗法目前尚未发现有绝对禁忌证，但下列情况一般不用磁疗。1.白细胞总数在×109/L以下者；2.出血或有出血倾向者；3.体质衰弱或过敏体质者；4.孕妇。有时磁疗出现一些副作用，主要症状有心悸、心慌、恶心、呕吐、胃内减退、无力、头昏、胸闷、白细胞减少、皮炎等。停止磁疗后副作用可迅速消失，不留任何后遗症。[附]处方举例1.交变旋磁治疗右脚背60～90mT每日一次15－20分钟8次适应证：外伤性血肿，急性扭挫伤。2.磁片贴敷毛细血管瘤部位200mT连续贴敷每1～2周复查一次。适应证：毛细血管瘤。3.磁片贴敷“天突”、“大椎”、“肺俞”等穴位150～200mT连续贴敷3天复查一次。适应证：喘息性支气管炎，支气管哮喘，急慢性气管支气管炎。4.低频交变磁疗，铁心感应头直接置于病变关节两侧65～80mT每关节10～15分钟，总治疗时间不超过40分钟每天一次12～18次为一疗程适应证：变形性骨关节病，类风湿性关节炎。

医学影像技术论文范文

在日常学习、工作生活中，大家都经常接触到论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。你写论文时总是无从下笔？以下是我帮大家整理的医学影像技术论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

【摘要】 医学图像在临床应用或科研中的物理问题、算法和软硬件设计操作等，是医学物理学的重要分支。医学影像是人体信息的载体，可用于教学和科研、治疗和疾病诊断。

治疗中的医学影像可以用于制定治疗计划、在治疗过程实施影像监督，以及通过对治疗监督是采集的数据的图像重建实现对治疗计划的验证。当前医学影像的世界前沿是功能成像

主要内容是对人的生理功能和心理功能成像。这些成像方法和技术的发展以及在医疗界中的广泛使用，必将引起医学领域研究和新的治疗方案的革命。

【关键词】 医学影像；影响物理；成像技术

1引言

人体成像包括对健康人的成像和对病人的成像，对于前者的成像主要用于科研和教学，后者主要用于医学临床诊断和治疗。医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支，研究的对象包括了所有人体成像。

目前临床广泛使用的模态按照成像时使用的物质波不同，分为X射线成像、γ射线成像、磁共振成像和超声成像。

2对目前各种医学成像模态现状的分析

射线成像

X射线成像模态分为平面X射线成像和断层成像。人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征，因此，可以利用平面x射线、x射线照相术对人体内脏器官和骨骼的损伤和病灶进行诊断和定位

同时也把胶片带进了医学领域。随着x射线显像增强技术的发展，x射线的血管造影术和其他脏器的专用x线机相继诞生，扩大了x射线成像的应用范围。平面x射线成像的未来发展方向是数字化的x光机技术其中，x线机是全世界的发展方向，但是其价格使得大多数用户望而怯步。

作为传统影像技术中最为成熟的成像模式之一的x射线断层成像，其速度对于心脏动态成像完全没有问题，加上显像增强剂，还可以对用于血管病变及其血脑屏障是否被病灶破坏进行检查，属于功能成像的范畴。当前，三维控件x射线断层成像的实验室样机已经问世，将会为x射线成像带来新的生命力。

核磁共振成像

目前，各种各样的核磁共振设备产品已经大量进入市场。核磁共振成像集中体现了各种高新技术在医学成像设备中的应用。目前核磁共振主要应用包括人脑认知功能成像，用于揭示大脑工具机制的认知心理实验测量。

核医学成像

核医学成像包括平面和断层成像两种方式。目前，以单光子计算机断层成像和正电子断层成像为主，为动物正电子断层成像主要是用于基础研究，而平面的γ相机已经处于被淘汰的水平。

核医学成像设备可以定量地检测到由于基因突变而引起的大分子运动紊乱继而引起的脏器功能变化，例如代谢紊乱、血流变化等。这是其他设备如超声波检查不可能完成的任务。

这就是临床医学上所说的早期诊断，核医学影像设备能够快速发展归功于此。但是核医学成像存在空间分辨率差、病理和周围组织的相互关系很难准确定位的确定，因此，还需要医学物理工作的不懈努力。

超声波成像

超声波是非电离辐射的成像模态，以二维成像的功能为主，也包括平面和断层成像两类产品。超声波成像由于其安全可靠、价格低廉，多以在诊断、介入治疗和预后影像检测中得到发展。

目前，超声波设备已有超过x射线成像的势头。同样，超声波成像也存在一定的缺点，如图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员等。

3关于医学软件问题

基本情况分析

成像的硬件设备要完成功能离不开医学软件的支持，对于这些医学软件按照和硬件设备的关系，可分为三个层次：

第一层，工作和硬件紧密结合的软件。主要功能是负责成像设备的运动控制，对数据的采集，图像预处理和重建，完成数据分析。

第二层，主要负责对医疗器械产生的数据进行分析、处理软件。这种软件的应用需要来自医学物理人员，软件编程人员和医生三方的合作，目前，由于我国还没有建立这种三方合作机制，这类软件应用情况明显滞后。

第三层，主要功能是完成医学信息的整合的软件，用于医疗过程中医疗信息，医学工作的管理。例如PACS。这种软件也需要医生的参与，但是并没有依赖性。

PACS是医疗发展信息化的体现，是医学影像技术集成管理和开拓影像资源应用范围的重要技术手段。PACS将医学影像中的各种软件和图像工作站连接起来，使之成为局域网中的节点，实现了资源的共享。不同科室的医生在完成对病人的信息收集和诊断后可以完成信息的录入。还可以利用商业设备上采集的数据运用于病人的诊疗中，结合数据和医学影像，对诊断信息综合处理，以此提高诊断的准确率。

4医学影像物理和技术学科今后的发展

虽然存在各种不同的医学影像模态，但是目标只有一个，即为了更好的进行医学研究诊断，随着物理和计算机技术的发展，医学影像技术会随之提高。为了更好的为医疗服务，在今后的发展中，医学影响物理和技术学科还需在以下几方面继续努力。

第一，用于成像的物质波产生装置还需要不断进行提升，为更好的满足成像需求，在提高波源产生物质波的同时，还需要改变物质波的束流品质；

第二，将物质波和人体组织发生相互作用的规律模型化，为减少误诊率和定位误差，把模型参数的最佳化，改善从影像中提取信息的质量和速度。同时努力消除探测中的噪声和伪影；

第三，把探测的信号收集，放大、成形实现数字化；

第四，为满足影像诊断和治疗中的监督需要，高质量的实现图像重建和显示等。

在科学技术方面，开展医学影像在脑功能成像研究中的应用、临床诊断中的应用等，有利于拓宽医学影像的市场。

5结语

本文介绍了当今主流的几种医学成像技术，对各种成像方式的优缺点进行了阐述，对日后医学影像物理和技术的发展提出了自己的看法，希望能为那些为医疗服务的工作者们提供一些参考。随着医学影像物理和技术的不断进步，医疗服务行业的科学化加速发展。

参考文献

[1]黄浩，施红，陈伟炜，俞允，林多，许茜，俞向梅，洪全兴，魏国强.医学影像技术学专业教育的问题与思考[J].教育教学论坛.2013（11）

[2]彭文献，黄敏，罗敏.基于岗位需求培养医学影像技术学生专业意识的探讨[J].浙江医学教育.2011（03）

【摘 要】随着科学技术的进步，医学影像技术在医疗领域中的地位将更为重要。本文谈了医学影像技术发展史，总结了近年来取得的新进展。

【关键词】医学影像技术

医学影像技术主要是应用工程学的概念及方法，并基于工程学原理发展起来的一种技术，其实医学影像技术还是医学物理的重要组成部分，它是用物理学的概念和方法及物理原理发展起来的先进技术手段。医学影像信息包括传统X线、CT、MRI、超声、同位素、电子内窥镜和手术摄影等影像信息。它们是窥测人体内部各组织，脏器的形态，功能及诊断疾病的重要方法。随着医疗卫生事业的.发展，以胶片为主要方式的显示、存储、传递X-ray摄像技术已不能满足临床诊断和治疗发展的需求，医疗设备的数字化要求日益强烈，全数字化放射学、图像导引和远程放射医学将是放射医学影像发展的必然趋势。

1 传统摄影技术在摸索中进行

计算机X线摄影

X射线是发展最早的图像装置。它在医学上的应用使医生能观察到人体内部结构，这为医生进行疾病诊断提供了重要的信息。在1895年后的几十年中，X射线摄影技术有不少的发展，包括使用影像增强管、增感屏、旋转阳极X射线管及断层摄影等。但是，由于这种常规X射线成像技术是将三维人体结构显示在二维平面上，加之其对软组织的诊断能力差，使整个成像系统的性能受到限制。从50年代开始，医学成像技术进入一个革命性的发展时期，新的成像系统相继出现。70年代早期，由于计算机断层技术的出现使飞速发展的医学成像技术达到了一个高峰。到整个80年代，除了X射线以外，超声、磁共振、单光子、正电子等的断层成像技术和系统大量出现。这些方法各有所长，互相补充，能为医生做出确切诊断，提供愈来愈详细和精确的信息。在医院全部图像中X射线图像占80%，是目前医院图像的主要来源。在本世纪50年代以前，X射线机的结构简单，图像分辨率也较低。在50年代以后，分辨率与清晰度得到了改善，而病人受照射剂量却减小了。时至今日，各种专用X射线机不断出现，X光电视设备正在逐步代替常规的X射线透视设备，它既减轻了医务人员的劳动强度，降低了病人的X线剂量；又为数字图像处理技术的应用创造了条件。随着计算机的发展数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影现阶段，用于数字摄影的探测系统有以下几种： (1)存储荧光体增感屏[计算机X射线摄影系统(computer )]。

(2)硒鼓探测器。(3)以电荷耦合技术(charge Coupled )为基础的探测器 。(4)平板探测器(Flat panel Detector)a：直接转换(非晶体硒)b：非直接转换(闪烁晶体)。这些系统实现了自动化、遥控化和明室化，减少了操作者的辐射损伤。

X-CT

CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破，因为他标志了医学影像设备与计算机相结合的里程碑。这种技术有两种模式，一种是所谓“先到断层成像”(FAT)，另一种模式是“光子迁移成像”(PMI)。

磁共振成像

核磁共振成像，现称为磁共振成像。它无放射线损害，无骨性伪影，能多方面、多参数成像，有高度的软组织分辨能力，不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。

数字减影血管造影

它是利用计算机系统将造影部位注射造影剂的透视影像转换成数字形式贮存于记忆盘中，称作蒙片。然后将注入造影剂后的造影区的透视影像也转换成数字，并减去蒙片的数字，将剩余数字再转换成图像，即成为除去了注射造影剂前透视图像上所见的骨骼和软组织影像，剩下的只是清晰的纯血管造影像。

2 数字化摄影技术

数字X射线摄影的成像技术包括成像板技术、平行板检测技术和采用电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术。成像板技术是代替传统的胶片增感屏来照相，然后记录于胶片的一种方法。平行板检测技术又可分为直接和间接两种结构类型。直接FPT结构主要是由非品硒和薄膜半导体阵列构成的平板检测器。间接FPT结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非品硅层在加TFT阵列构成的平板检测器。电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术结构上包括可见光转换屏，光学系统和CCD或CMOS。

3 成像的快捷阅读

由于成像方法的改进，除了在成像质量方面有明显提高外，图像数量也急剧增加。例如随着多层CT的问世，每次CT检查的图像可多达千幅以上，因此，无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的动态信息。这时在显示器上进行的“软阅读”正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像，就X线摄影而言这种阅读方式能充分利用数字影像大得多的动态范围，获取丰富的诊断信息。

4 PACS的广阔发展空间

随着计算机和网络技术的飞速发展，现有医学影像设备延续了几十年的数据采集和成像方式，已经远远无法满足现代医学的发展和临床医生的需求。PACS系统应运而生。PACS系统是图像的存储、传输和通讯系统，主要应用于医学影像图像和病人信息的实时采集、处理、存储、传输，并且可以与医院的医院信息管理系统放射信息管理系统等系统相连，实现整个医院的无胶片化、无纸化和资源共享，还可以利用网络技术实现远程会诊，或国际间的信息交流。PACS系统的产生标志着网络影像学和无胶片时代的到来。完整的PACS系统应包含影像采集系统，数据的存储、管理，数据传输系统，影像的分析和处理系统。数据采集系统是整个PACS系统的核心，是决定系统质量的关键部分，可将各种不同成像系统生成的图象采入计算机网络。由于医学图像的数据量非常大，数据存储方法的选择至关重要。光盘塔、磁带库、磁盘陈列等都是目前较好的存储方法。数据传输主要用于院内的急救、会诊，还有可以通过互联网、微波等技术，以数据的远距离传输，实现远程诊断。影像的分析和处理系统是临床医生、放射科医生直接使用的工具，它的功能和质量对于医生利用临床影像资源的效率起了决定作用。综上所述，PACS技术可分为三个阶段，(1)用户查找数据库；(2)数据查找设备；(3)图像信息与文本信息主动寻找用户。

5 技术——分子影像

随着医学影像技术的飞速发展，在今天已具有显微分辨能力，其可视范围已扩展至细胞、分子水平，从而改变了传统医学影像学只能显示解剖学及病理学改变的形态显像能力。由于与分子生物学等基础学科相互交叉融合，奠定了分子影像学的物质基础。Weissleder氏于1999年提出了分子影像学的概念：活体状态下在细胞及分子水平应用影像学对生物过程进行定性和定量研究。

分子成像的出现，为新的医学影像时代到来带来曙光。基因表达、治疗则为彻底治愈某些疾病提供可能，因此目前全世界都在致力于研究、开创分子影像与基因治疗，这就是21世纪的影像学。 新的医学影像的观察要超出目前的解剖学、病理学概念，要深入到组织的分子、原子中去。其关键是借助神奇的探针--即分子探针。到目前为止，分子影像学的成像技术主要包括MRI、核医学及光学成像技术。一些有识之士认为；由于诊治兼备的介入放射学已深入至分子生物学的层面，因此，分子影像学应包括分子水平的介入放射学研究。

6 学科的交叉结合

交叉学科、边缘学科是当今科学发展的趋势。影像技术学最邻近的学科应为影像诊断学。前者致力于解决信息的获取、存储、传输、管理及研发新的技术方法；后者则将信息与知识、经验结合，着重于信息的内容，根据影像做出正常解剖结构的辨认及病变的诊断。两者相辅相成，互为依托。所以，影像技术学的发展离不开影像诊断学更密切地沟通与结合将为提高、拓展原有成像方式及开辟新的成像方式做出有益的贡献。医用影像诊断装置用于详细地观察人体内部各器官的结构，找出病灶的位置毫克大小，有的还可以进行器

官功能的判断 。还有医用影像诊断装备情况，已成了衡量医院现代化水平的标志。

7 浅谈医学影像技术的下一个热点

医疗保健事业在经济上的窘迫使得90年代以来，成为一个没有大规模推广一种新的影像技术的、相对沉寂的时期，延续了一些现有影像技术的发展，使得他们中至今还没有一种影像技术能对影像学产生巨大的影响。随着科技的发展，最近逐渐发展起来的一批有希望的影像技术。如：磁共振谱(MRS)，正电子发射成像(PET)单光子发射成像(SPECT)，阻抗成像(EIT)和光学成像(OCT或NRI)。他们有可能很快成为大规模应用的影像技术，将为脑、肺、乳房及其他部位的成像提供新的信息。

磁源成像

人体体内细胞膜内外的离子运动可形成生物电流。这种生物电流可产生磁现象，检测心脏或脑的生物电流产生的磁场可以得到心磁图或脑磁图。这类磁现象可反映出电子活动发生的深度，携带有人体组织和器官的大量信息。

PET和SPECT

单光子发射成像(SPECT)和正电子成像(PET)是核医学的两种CT技术。由于它们都是接受病人体内发射的射线成像，故统称为发射型计算机断层成像(ECT)。ECT依据核医学的放射性示踪原理进行体内诊断，要在人体中使用放射性核素。ECT存在的主要问题是空间分辨率低。最近的技术发展可能促进推广ECT的应用。

阻抗成像(EIT)

EIT是通过对人体加电压，测量在电极间流动的电流，得到组织电导率变化的图像。 目的在于形成对体内某点阻抗的估计。这种技术的优点是，所采用的电流对人体是无害的，因而对成像对象无任何限制。这种技术的时间分辨率很好，因而可连续监测实际的应用，已实现以视频帧速的医用EIT的实验样机。

光学成像(OTC或NIR)

近期的一些实质性的进展表明，光学成像有可能在最近几年内发展成为一种能真正用于临床的影像设备。它的优点是：光波长的辐射是非离子化的，因而对人体是无伤害的，可重复曝光；它们可区分那些在光波长下具有不同吸收与散射，但不能由其它技术识别的软组织；天然色团所特有的吸收使得能够获得功能信息。它正在开辟它的临床领域。

MRS

MRS是一种无创研究人体组织生理化的极有用的工具。它所得到的生化信息可与人体组织代谢相关联，并表明它正常组织的方式有差别。目前MRS还没有常规用于临床，但已有大量技术正在进行正式适用。

上述的几个先进的技术，究竟哪一个能成为医学影像技术的热点，我们认为应要有最大效益、安全和经济是最为重要的。在逝去的20世纪，医学影像技术经历了从孕育、成长到发展的过程，回顾过去可以断言它在防治人类疾病及延长平均寿命方面是功不可没的。在一切“以人类为本”的21世纪中，人们将继续用医学影像技术来为人们的健康服务。

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激光技术的研究进展论文

论文要原创哦！！！

核物理是研究射线束的产生、探测和分析技术;以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下面我给大家分享一些核物理学术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。

激光核物理

摘 要 在最近十年,激光技术有了长足的进展,激光的强度超过了1022W/cm2, 激光的电场达到~4×1012V/cm.当这种高强度的激光照射在靶上时,可以产生许多由激光产生的核反应现象.在这篇 文章 中,作者回顾了这一领域的 研究 进展,并对在不远的未来激光产生 电子 ?质子?中子?X射线和正电子 发展 的潜力进行了一些讨论.

关键词 啁啾脉冲放大,粒子云,正电子发射层析术,库仑爆炸

1 什么是

最近十年中,激光技术有了显著的进展,激光强度已超过1022W/cm2,激光的电场强度达到;1012V/cm,比氢原子中电子玻尔轨道上的库仑场大759倍,相当于在原子大小上相应加上约40kV的电压,在原子核大小上相应加上约的电压,在这种很强的电场作用下,所有的原子都会在极短的时间内被电离,产生从几个MeV到几百MeV的质子,几十MeV到GeV的电子和其他粒子,以及韧致辐射和中子,这些粒子可以产生核反应,打开了核物理以及非线性相对论光学研究的新领域[1—3].

在今后的十年中,激光强度可能会提高到1026—1028W/cm2,这样高强度的激光可以将粒子加速到1012—1015eV,并将成为研究粒子物理?引力物理?非线性场论?超高压物理?天体物理和宇宙线研究中的一个有力工具[1].

超高功率超短脉冲激光技术的发展,在实验室中创造了前所未有的极端物态条件,如高电场?强磁场?高能量密度?高光压和高的电子抖动能量?高的电子加速度,这种极端的物理条件, 目前 只有在核爆中心?恒星内部?星洞边缘才能存在,在它和物质的相互作用中,产生了高度的非线性和相对论效应,产生了崭新的物 理学 领域,也为多个交叉学科前沿研究领域带来了 历史 性的机遇和拓展的空间.

2 国内外研究现状

当前国际上已经在一些实验室中建立了几十TW到几个PW的激光系统,在上世纪80年代中期,以前激光的强度长期停留在1014W/cm2左右,这是由于非线性吸收效应随着激光强度的增加而迅速增强,在80年代中期之后,由于采用了啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification, CPA),激光强度提高了6—7个数量级,在CPA技术中,一个飞秒或皮秒的脉冲通过色散的光栅对在时间尺度将它展宽了3—4个数量级,这样就避免了放大器的饱和以及在很高强度时由于非线性效应产生的光学放大器件的损伤,在经过放大以后,再由另一光栅对将脉冲宽度压缩回到飞秒或皮秒宽度,以获得1019W/cm2到1022W/cm2的靶上功率密度.CPA超短脉冲TW的激光装置在法国光学 应用 研究所?瑞典Lund大学?德国Mark-Plank研究所?德国Jena大学?日本JAERI和 中国 工程物理研究院?中科院上海光学精密机械研究所?中科院物理研究所?中国原子能 科学 研究院等都建有.日本原子能研究所采用变形镜和CPA相结合的技术,运用低f值的抛物面镜,将激光聚焦于1μm的斑点,可以进一步提高焦斑上的功率密度,但是由于放大介质的单位面积上的饱和能量通量和光学元件的损伤阈值的限制,单位面积上最大的光强度?I??th?=hν3σΔν?ac2?,这个数值约为10?23?W/cm2.美国LLNL正在计划建造10?18?W(exawatt)和10?21?W(zettawatt)的激光装置,以期获得1026W/cm2 —1028W/cm2的靶上功率密度.

高强度的激光可以引起许多核反应,当激光强度I>10?18?W/cm2时,在激光电场做抖动的电子能量达到,产生了相对论等离子体.运用强激光在等离子体中产生的尾场去加速电子,如用一台紧凑型的重复频率的激光器可以产生200MeV的电子.这种激光等离子体型的加速器具有比通常电子加速器高出1000倍的加速梯度,即达到GV/m.运用高强度?单次脉冲的激光也获得了100MeV的电子,并测量到它的韧致辐射.超短超强激光还可以产生质子束,并开始运用这些质子束产生正电子发射层析术(positron emission tomography,PET)所需要的短寿命的正电子放射源,一种用激光来产生的小型化的和 经济 的质子产生器有望在未来用于质子治癌.运用超短超强激光直接产生正电子已在英国卢瑟福实验室开展,他们用重复频率的TW级的激光,打在高Z元素的靶上得到每脉冲2×107个正电子,它对于基础研究和材料科学很有用途.通过超短超强激光和氘团簇的相互作用,产生聚变反应的中子,其中子产额可以达到105中子/焦耳,激光产生中子的能量效率已达到世界上大型的激光装置的水平,它可以成为台面的中子源,由于其中子脉冲通量高,但总的中子剂量很小,适合于生物活体的中子照相和材料科学的研究.运用超短超强激光和氘化聚乙烯作用产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ, 50fs, 10Hz, 10?18?W/cm2) 轰击氘化聚乙烯靶,产生104中子/脉冲.运用超短超强的激光在相对论性的电子上的散射,产生几百飞秒?几十埃的硬X射线,可以用来研究材料和生命科学的一些 问题 ,这种超快的硬X射线源对于研究一些高Z物质和时间分辨的超快现象具有重要的意义.超短超强激光所产生的高能电子,在物质中产生高能X射线,可以在裂变物质铀中引起裂变,并在裂变靶中探测到许多裂变产物.在激光的强度达到1028W/cm2时,电场强度只比Schwinger场(真空击穿场强)低一个数量级,在这样的场中,由于真空的涨落被激发,激光就有可能从真空中产生正负电子对,美国Lawrence Berkerly实验室在SLAC高能加速器上,用10?18?W/cm2的激光束和聚焦性能很好的的电子束相碰撞,产生了200多个正负电子对,这是由于在反向相碰的电子和激光中,从电子的坐标系来看,激光的场强增强了Lorentz因子倍,以至于可以远远地超过Schwinger场值,直接从真空中产生一些电子对.

3 新的科学研究的 内容 ,新的交叉点

激光产生高能电子[4—7]

产生高能电子的机制有两种:第一种是在激光场作用下,电子做抖动运动,在激光强度I=10?20?W/cm2时,电子抖动运动能量能达到10MeV;第二种是由非线性效应所产生的能量比较高的部分.用300J,的激光照射在厚的金靶上,测量到的电子能谱分布基本上由两个部分组成:一部分是由有质动力产生的,它的能量在20—30MeV以下,还有一部分就是由非线性效应产生的几十MeV以至100MeV以上的高能量的电子,并和粒子云(particle in cell,PIC) 的 计算 结果符合,目前加速电子最高能量已达1GeV.能散度可达3% .

当激光的强度增加时,光波的压力变得很大,光压推着电子往前走,光波就像一个光子耙将等离子体中的电子推到脉冲的前面积累,形成电子的“雪耙”(snow plow) ,在这种“雪耙”加速中,电子的动能得到增益.在综合了光压作用和激光场的作用后,计算得到在激光强度为I=1026W/cm2时,加速梯度可达200TeV/cm,如果加速长度达到1m,电子能量为2×10?16?eV,在I=1028W/cm2时,加速梯度可达2peV/cm,加速长度为1m时,电子能量为2×10?17?eV,可以用来研究高能物理中的许多问题.

激光产生质子束[8,9]

在激光等离子体中,在I=10?20?W/cm2的情况下,加速质子的能量可以高达58MeV.加速梯度约为1MV/μm.质子被加速的距离只有60μm左右,如何增长加速距离成为非常重要的研究内容,加速质子的机制是相当复杂的,也提出了一些加速模型的设想.实验上的研究结果已显示它存在很好的应用前景.这表现在:

(1) 激光能量转换成质子束能量的效率是高的,而且和激光的能量有关,在激光脉冲能量为10J?宽度为100fs时,转换效率为1%,当500J?500fs时,转换效率为10%,人们已经获得了10?13?质子/脉冲,质子脉冲宽度约1ps,相当于10?25?质子/秒,即?;?106A的脉冲质子流.

从 理论 到实验应该研究如何进一步提高能量转换效率的问题,尤其是当激光能量进一步提高时,转换效率是否还继续上升.

(2) 质子束的发散角比较小,观察到的横向发散角为;mrad,比通常加速器上加速的质子束的发散角小.

(3) 高能质子束的获得可能会在今后的十年中实现,按照Bulanov等人的计算结果,在I=10?23?W/cm2时,质子可以被加速到1GeV以上,在I=1026W/cm2和1028W/cm2时,质子能量可以达到100GeV和 10TeV.

(4) 目前已获得几十MeV的质子束,并已用于为PET产生?18?F等短寿命的正电子源,在英国Rutherford实验室的Vulcan装置上,在20分钟内制备了109Bq的?18?F源,已经可以用在PET上.

(5) 产生200MeV的质子,并用于质子治癌,由于它在能量沉积上的优越性能,以及整个装置可以做得小,成本低,所以在治癌应用上很有发展前景,并可应用于中子照相.目前由激光加速产生的质子的能量分散度为17%.治癌应用要求能散度≤3%左右,因此减少能散度的工作在一些实验室正在进行中.

激光产生中子[10,11]

超短超强激光加热氘团簇产生核聚变,已经产生了104中子/脉冲或105中子/焦耳,从激光的能量转换成中子的效率看,和美国LLNL上的大型激光器NOVA上的每焦耳激光的中子产额相当,比日本大阪大学的大型激光装置Gekko 12上的数值大一个数量级,因此是一种很有 发展 前景的桌面台式的中子发生器,因为这种中子源的时间宽度只有1ps,是一个高中子通量的中子源,可用于材料 科学 和中子照相.

氘的团簇在吸收激光能量后要发生库仑爆炸,应该说到现在为止对于库仑爆炸的机理理解尚不非常清楚,尤其是团簇爆炸后产生的氘分子和氘的小团簇如何产生氘-氘的聚变反应也缺乏细致的了解,在进一步的改进方面,还有发展的余地,例如,如何采用多束的超短超强激光同时照射团簇,或用大于50T的脉冲磁场去推迟热等离子体的解体时间,以增加中子产额.

利用超短超强激光和氘化聚乙烯作用来产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,10?18?W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶也产生了104中子/脉冲,大约每焦耳的激光产生;104中子.Disdier等人用20J,400fs,5×1014W的激光辐照CD?2靶,获得107中子,每焦耳激光产生了;105中子,这是很高的中子产额,他们还要用500J,500fs,1pW的激光照射CD?2,以获得更多的中子.

在激光辐照CD?2平面靶时,除了要 研究 激光能量在CD?2靶上的能量沉积的分布外,如何充分地利用沉积的能量是一个很重要的 问题 .沉积的能量有很大一部分要转变成等离子体的动能,在平面靶的情况下,如何设计靶面形状,以最大限度地使等离子体的动能对D-D反应做贡献.

激光产生硬的超短(~100fs)X射线[12]

用超短超强激光(50mJ,)和50MeV的 电子 束散射可以产生4nm,300fs的硬X射线,虽然转换效率不高,但产生的X射线强度可以在Si表面产生衍射峰,可以用来研究Si表 面相 变过程(从固相→熔化过程)的时间分辨的研究,也可以研究蛋白质折叠动力学,蛋白质的折叠时间为1ns,用300fs的硬X射线可用来了解它的折叠过程中的状态.

激光产生正电子[13,14]

将具有几个MeV的电子,经过很好地准直后,射到一个高Z的靶上,通过Trident过程(Z+e-→Z′+2e-+e+)和Bethe-HEitler过程(Z+r→Z′+e-+e++r′)产生正电子,采用重复频率的超短超强激光和高Z靶的相互作用,每脉冲可以产生2×107个正电子,经过慢化后,储存在磁场中,它对于基础科学和材料科学的研究是很有用的.

4 主要存在的问题和 分析

这门新兴的交叉学科在国际上也只有十多年的 历史 ,但发展十分迅速,搞激光技术和原子核物理的科学家们已经开始在一起召开学术研讨会,共同参加一些实验,由于它是一个新的生长点,发展比较快,也比较容易发现一些新现象,所以合作的积极性也在日益增长.随着超短超强激光技术的发展,在粒子加速?核物理?甚至粒子物理方面可以做出一些很好的工作来.我国发展的情况有些滞后,学科之间的交叉和合作还没有真正形成,学科之间的了解和交流还不够,因此只在交叉学科的边缘上做了一些工作,按照我国在激光技术和核物理方面的力量来说,都应该有可能做出更多更好的工作. 目前 具有超短超强激光装置的研究单位并不少,但将它们运行好,做出好的物理工作的成果并不多.

国内的情况也和国际上相似存在着一个问题,即搞强激光技术的专家和搞核物理和粒子物理专家之间的交流?讨论不够,这就会 影响 这一交叉学科的发展.

从强场物理到超短超强激光技术,到 应用 于各个领域,在世界上是基础科学和技术进步相互推动,相互作用的一个范例,基础研究的需求,以及光学科学的基础,非线性科学的基础,促进了超短超强激光技术的发展,而高强度激光的发展又为物 理学 的发展提供一个崭新的世界.

参考 文献

[1] Tajima T, Mourou G. Physical Review Special Topics\|Accelerators and Beams, 2002, 5:037301

[2] Mourou G, Tajima T, Bulanov S V. Reviews of Modern Physics, 2006, 78: 309

[3] Lee mans W P et al. Nature Physics, 2006, 2: 696

[4] Thomas Katsouleas. Nature, 2004, 431: 515

[5] Mangles S P D et al. Nature, 2004, 431 :535

[6] Geddes C G R et al. Nature, 2004, 431: 538

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[8] Wilks S C et al. Physics of Plasma, 2001, 8:542

[9] Schwoerer H et al. Nature , 2006, 439: 445

[10] Perkins L J et al. Nuclear Fusion,2000, 40:1

[11] Zweiback J et al. Phys. Rev. Lett.,2000, 85:3640

[12] Kmetec J D et al. Phys. Rev. Lett.,1992, 68: 1527

[13] Gahn C et al. Appl. Phys. Lett., 2000,77 : 2662

[14] Gahn C et al. Phys. Rev. Lett., 1999, 83 :4772

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激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而，发明激光器的历程却鲜为人知，至于发明者如何从事艰难曲折的探索，就更少人问津了。其实，每一项重大发明，都是科学家们智慧的结晶，里面包涵着他们的汗水和心血。自然，激光器的发明也不例外。 说得准确些，对激光的研究，只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前，人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内，使得世界性的通讯成为可能，那是30年代的事情。后来，随着速调管和空穴磁控管的发明，科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中，由于射频和光谱学的发展，辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间，科学家们发明并研制了雷达（战争对雷达的制造起了推动的作用）。从技术本身来说，雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后，科学家又开创了微波波谱学，目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时，哥仑比亚大学有一个由汤斯（）领导的辐射实验小组，他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年，汤斯提出了微波激射器（Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的概念。经过几年的努力，1954年汤斯和他的助手高顿（J. Cordon）、蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时，汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波，遗撼的是，激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后，科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近，甚至到可见光波段。1958年，肖洛（）与汤斯合作，率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。现在，人们都知道，产生激光要具备两个重要条件：一是粒子数反转；二是谐振腔。值得注意的是，自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后，1940年前后就有人在研究气体放电实验中，观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础，就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢？因为没有人，包括爱因斯坦本人没把受激辐射，粒子数反转，谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中，应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构，就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说：“我开始考虑光谐振器时，从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究，是很自然的。”实际上，干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中，积累了大量数据，于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时，许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法，用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述：“我完全彻底地受到灌输，使我相信，可以在气体中做的任何事情，在固体中同样可以做，且在固体中做得更好些。因此，我开始探索、寻找固体激光器的材料…...”的确，不到一年，在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上，肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久，肖洛又具体地描述了激光器的结构：“固体微波激射器的结构较为简单，实质上，它有一棒（红宝石），它的一端可作全反射，另一端几乎全反射，侧面作光抽运。”遗撼的是，肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转，因而没获成功。可喜的是，科学家迈曼（）巧妙地利用氙灯作光抽运，从而获得粒子数反转。于是，1960年6月，在Rochester大学，召开了一个有关光的相干性的会议，会议上，迈曼成功地操作了一台激光器。7月份，迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此，世界上第一台激光器宣告诞生。激光具有单色性，相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始，人们就预言了它的美好前景。20多年来，人们制造了输出各种不同波长的激光器，甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功，又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器，机制则完全不同，它的工作物质是具有极高能量的自由电子，人们可以期望通过这种激光器，实现连续大功率输出，而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年.肖洛和.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术'" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（～微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或～微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后，世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后，随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。

激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。下面是我整理了激光加工技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

谈机械制造激光加工技术

摘要：激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。激光有固体激光、液体激光和气体激光等。目前，作为加工用的以固体激光为最好。

关键词：机械 制造 激光 加工 技术

激光是通过入射光子使亚稳态高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级受激幅射(不是自发幅射)时发出的光，也可解释为“光受激幅射后发射加强”。它是由于受激发射的发光放大现象。激光具有单色性好、方向性强、能量高度集中等特性，因此在军事、工农业生产和科学研究的很多领域中得到了广泛应用。激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。激光有固体激光、液体激光和气体激光等。目前，作为加工用的以固体激光为最好。

激光加工具有以下特点：激光加工不需要加工工具，所以不存在工具损耗问题,很适宜自动化连续操作，可以在大气中进行。功率密度高，几乎能加工所有的材料，如果是透明材料(如玻璃)，只要采取一些色化和打毛 措施 ，仍可加工。加工速度快，效率高，热影响区小。因不需要工具，又能聚焦成极细的光束，所以能加工深而小的微孔和窄缝(直径可小至几微米，深径比可达10以上)，适合于精微加工。可通过透明材料(如玻璃)对工件进行加工。

1、激光器

气体激光器

通常用二氧化碳激光器。

二氧化碳激光器的激光管内充有二氧化碳，同时加进一些辅助气体，这些辅助气体有助于提高激光器输出功率。二氧化碳激光器是目前气体激光器中连续输出功率最大、能量转换效率最高的一种激光器，能以大功率连续输出波长的激光，而且方向性、单色性及相干性好，能聚焦成很小的光斑。缺点是设备体积大，输出瞬时功率小，而且是看不见的红外光，调整光束位置不方便。

固体激光器

包括红宝石激光器、钇铝石榴石激光器、钕玻璃(掺钕的盐酸玻璃)激光器等。固体激光器的特点是体轵小，输出能量大，可以打较大较深的孔;但其能量转换效率低，制造较难,成本高。而二氧化碳激光器则具有造价低,结构简单,工作效率高，打孔质量好等优点;不足是体积大，占地面积大。

2、影响激光加工的因素

激光主要用于各种材料的小孔、窄缝等微型加工，虽然也有生产率和表面粗糙度的要求，但主要是加工精度问题，如孔和窄缝大小、深度和几何形状等。因工艺对象的最小尺寸只有几十微米，所以加工误差一般为微米级。为此，除保证光学系统和机械方面精度外，还有光的特殊影响。

输出功率与照射时间

激光输出功率大，照射时间长，工件所获得能量大。当焦点位置一定时，激光能量越大， 加工孔就大而深，锥度小。照射时间一般为几分之一至几毫秒。激光能量一定时，照射时间太长会使热量传散到非加工区;时间太短则因能量密度过大，蚀除物的高温气体喷出，也会使激光使用效率降低。

焦距与发散角

发散角小的激光束，经短焦距的聚焦物镜以后,在焦面上可以获得更小的光斑及更高的功率密度。光斑直径小，打的孔也小,且由于功率密度大，打出的孔不仅深，而且锥度小。

焦点位置

焦点位置低，透过工件表面的光斑面积大，不仅会产生喇叭口，而且因能量密度减小而影响加工深度。焦点位置太高，同样，工作表面尖斑大，进入工件后越来越大，甚至无法继续加工。激光的实际焦点在工件表面或略低于工件表面为宜。

光斑内的能量分布

激光束经聚焦后，在焦面上的光点实际上是一个直径为d的光斑，光斑内能量分布不均。中心点的光强最大，离开中心点迅速减弱，能量以焦点为轴心对称分布，这种光束加工出来的孔是正圆形的。若激光束能量分布不对称，打出的孔也不对称。

激光的多次照射

激光照射一次，加工孔的深度大约是孔径的五倍左右，且锥度较大。激光多次照射，深度将大大增加，锥度减小，孔径几乎不变。但是，孔加工到一定深度后，由于孔内壁的反射、透射以及激光的散射或吸收及抛出力减小，排屑困难等原因，使孔前端的能量密度不断减小，加工量逐渐减少，以致不能继续加工。

第一次照射后打出一个不太深而且带锥度的孔;第二次照射后，聚焦光在第一次照射所打的孔内发散，由于光管效应，发散的光在孔壁上反射的下深入孔内，因此第二次照射后所打出的孔是原来孔形的延伸，孔径基本上不变。多次照射的焦点位置固定在工件表面，不向下移动。

工件材料

各种工件材料的吸收光谱不同，经透镜聚焦到工件上的激光能量不可能全部被吸收，有相当一部分能量被反射或透射散失，吸收效率与工件材料吸收光谱及激光波长有关。在生产实践中，应根据工件材料的性能(吸收光谱)选择激光器。对于高反射和透射率的工件表面应作打毛或黑化处理,增大对激光的吸收效率。

3、激光加工的应用

激光打孔

利用激光打微型小孔，目前已应用于火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴加工、化学纤维喷丝头打孔、钟表及仪表的宝石轴承打孔、金刚石拉丝模加工等方面。

激光打孔不需要工具，适合于自动化连续打孔。采用超声调制的激光打孔，是把超声振动的作用与激光加工复合起来。把激光谐振腔的全反射镜安装在超声换能器变幅杆的端面上作超声振动，使输出的激光尖锋波形由不规则变为较平坦排列，调制成多个尖锋激光脉冲。由此可以增加打孔深度，改善孔壁粗糙度和提高打孔效率。

激光切割

激光切割具有如下特点：(1)可以用来切割各种高硬度、高熔点的金属或非金属材料。(2)切缝窄，可以节省贵重材料(如半导体材料等)。(3)速度快，成品率高，质量好。目前，激光切割已成功应用于半导体材料、钛板、石英、陶瓷等材料的切割加工中。

激光焊接激光焊接与激光打孔的原理稍有不同

焊接时不需要那么髙的能量密度，使工件材料气化、蚀除，只需将工件加工区烧熔粘合在一起。因此，激光焊接所需的能量密度较低，通常可用减小激光输出功率来实现。

脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适合于点焊;而连续输出的二氧化碳激光器和YAG激光器适合于缝焊。

激光焊接过程迅速，被焊材料不氧化，热影响区小，适合于热敏感元件焊接。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学,上海工业大学.机床夹具设计(第二版).上海:上海科学技术出版社,1989.

[2]刘文剑等.夹具工程师手册.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社,1992.

[3]李庆寿.机床夹具设计.北京:机械工业出版社,1984.

[4]孔巴德.机床夹具图册.北京:机械工业出版社,1984.

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基因治疗的研究进展论文

社科网首页|客户端|官方微博|报刊投稿|邮箱 中国社会科学网基因治疗的伦理：问题与争议基因治疗可以分为体细胞基因治疗、生殖细胞基因治疗和增强细胞基因治疗。体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy)是应用体细胞基因工程技术将某个基因植入人体，从医学上校正该病人的遗传缺陷。因为，许多遗传病是由于缺乏某个基因、基因异常或缺陷而引起的，通过体细胞基因治疗植入那个基因到细胞内，可治疗基因缺乏、异常和缺陷。生殖细胞基因治疗(germ-line gene therapy)是将外源正常基因转入精子、卵子或受精卵，矫正有缺陷的基因而达到治疗遗传病的目的。理论上讲，生殖细胞基因治疗既可治疗遗传病患者，又可使其后代不再患这种遗传病，是一种使遗传病得到根治的方法。与生殖细胞基因治疗相关的是增强细胞基因治疗 ( enhancement gene therapy) 或增强基因工程。增强基因工程可改变体细胞的遗传物质，也可以改变卵子、精子或早期胚胎细胞的遗传物质，从纠正疾病基因变为改变人的正常特性。目前，由于技术的发展和伦理争议，一些体细胞基因治疗已应用于临床或进入临床研究阶段。生殖细胞基因治疗及与其相关的增强细胞基因治疗则尚未开展。一、    体细胞基因治疗的伦理争议体细胞基因治疗首先发展于美国。在这里遇到的最初的伦理争论关涉到这种与一般的治疗有较大区别的治疗方式的正当性。一些科学家认为，体细胞基因治疗是目前疾病治疗技术的一种自然的、合乎逻辑的延伸。 而生命伦理学家则主要考虑到技术的安全性，基因干预的潜在的利弊，该研究的参与者参与机会的公正性，研究参与者知情同意的真实性以及参与者的隐私和医学信息保密等等。伦理学家的着眼点在于生命伦理学的一些基本伦理原则：有利原则、尊重原则、自主性原则、知情同意原则、保密原则和公正原则。但对这些原则如何进行应用却有一个实践和争议的过程。[1]当体细胞基因治疗在细胞培养中和动物模型上进行了较多的基因治疗试验研究后，就基因治疗是否很快就可以试用于病人而言，生命伦理学家讨论的首要问题在于体细胞基因治疗预期或潜在的利弊。批评者认为，由于体细胞基因治疗还存在相当程度的不确定性，在治疗中所使用的被修饰的病毒载体的安全性问题还没有确定。病人的细胞可能重新整合病毒的基因，逆转录病毒不能准确到达靶细胞里的靶基因进行替代，理论上也存在逆转录病毒激活或刺激致癌基因的可能危害。[2]但更多的学者认为，这种治疗方法仅仅影响非生殖细胞，被改变的遗传物质不会遗传给后代，被遗传修饰的体细胞产物类似病人服用的药物。体细胞基因治疗中使用的一些技术与其它广泛应用的医学干预相似，并且具有侵袭性小、排斥少的优点。除此以外，他们还认为，如果一些疾病可以用副作用小且费用合理的其它方法治疗，那么就应根据对病人有利之原则，选择其它治疗方法，体细胞基因治疗只用于那些遗传病、癌症、艾滋病等难治的疾病。[3]由于伦理问题不断出现，争论也较激烈，研究者在将体细胞基因治疗方式应用到临床时，应当比应用心脏移植、试管婴儿等技术还要审慎和仔细。80年代初，在非常缺乏临床基因治疗研究的证据的情况下，美国的科学家便对病人进行了临床基因治疗的尝试。由于试验结果不明显，且并没有进行伦理论证，因而这一做法受到了广泛的谴责。美国的体细胞基因治疗因此几乎停顿了10年。在对严重的综合性免疫缺陷疾病（SCID）病人的最初基因治疗实验获得一些对临床有益的研究结果之后，得到伦理审查的第一个体细胞基因治疗才应用到了人类，它的最初的草案经历了3年的讨论才得到批准。有关的伦理争论在这之前几乎持续了20年。[4]1999年9月，一个令人痛心的事件给生命伦理学界带来了新的思考。美国费城18岁的格辛戈患了一种遗传性疾病----良性鸟氨酸基转移酶（OTC）缺陷症。这种鸟氨酸代谢失调的疾病本可以通过营养和药物得以控制。但他却到宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所接受基因治疗的临床I期试验，这也是该研究所的第18位和最后一位受试者。在试验中，由威尔森（James Wilson）领导的研究小组将包含外源性治疗基因的腺病毒载体颗粒（最大剂量）注入到他的肝脏内。第二天，格辛戈病情加重，血氨急剧攀升，夜间开始昏迷不醒。4天后，由于强烈的免疫排斥反应，格辛戈的多个器官衰竭而死亡。这是第一例直接因体细胞基因治疗而死亡的临床试验。在2000年1月份的一次听证会上，格辛戈的父亲说：“这是一场本可以避免的灾难。我儿子事先并没有被告诉有什么严重的危险（包括试验用的猴子的死），他被诱导并错误地相信这次人体实验是有利于他的。”自愿受试者是受一个病人咨询网站吸引而来的。该网站把这项基因治疗方案称为“非常低的剂量和可喜的结果”的方案。这个事件既关涉到以前人们熟知的受试者知情同意的伦理问题，也涉及到过去人们常常忽略的研究者和受试者之间的利益冲突、研究者的科研责任。可以确定的是，这个事件不但不是一个负责任的临床试验研究，而且充满了误导和欺。首先这个试验不应该应用于人体，因为在预备研究时猴子有类似反应，有些已经死亡。以前一位病人仅输入了较低剂量病毒，就发生了肝损害。而网站公布的信息不但并未提及预备研究时动物的反应，反倒承诺试验能及早得到结果，且使用的病毒剂量很低，最后的同意书也未提及猴子死亡等相关事实。本来，参与基因治疗的知情同意书所包括的内容应经由伦理审查委员会详细讨论，并且受到公众的审查。但研究者却有意对美国国家卫生研究院（NIH）重组DNA顾问委员会隐瞒了向受试者肝内注射病毒载体这一事实。这个事件的伦理问题已不仅仅是采取何种步骤来确保受试者真正的知情自愿的同意，而是研究者作为科学家的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突。科学家在研究中的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突，近年来已引起生命伦理学界的关注和讨论。科学家在研究中的责任包括：科学家的诚信、对科学中不当行为的监控及科学家的责任等重要问题。从科学进步的角度来讲，向受试者提供重要的事实，包括他们疾病的真实情况、治疗方法、研究中采用的方法、研究的利弊等对于科学研究者来说是一个挑战，但从科学是为人类服务这个目的和科学、人类的尊严本身来看，科学家的诚信和社会责任非常重要，绝不能抛弃。本事件中的当事人威尔森拥有一个公司，这个公司对他实验室中的发现拥有专利权。这就是说，他和他的同事在这项技术的知识产权的诱惑下，违反科研伦理进行了这次体细胞基因治疗试验。这时试验中所包含的研究者的经济利益，可能与受试者的生命利益产生冲突。而研究者不但没有避开这些利益冲突，反倒向受试者隐瞒了真相。利益冲突是由经济发展所引发的一种新的生命伦理问题。企业为实验提供巨大的经济支持的同时，也就给科研注入了活力。然而企业对科研领域的控制, 却能够使某些科学家和科研机构逐渐失去自己的独立性，造成一些科研人员的科研伦理观念受到侵蚀，科研诚信受到损害。[5]利益冲突也包括科学进步与公众利益、企业利益之间冲突等等。目前生命伦理学界所捍卫的是病人或受试者的根本利益，所强调的是对人体试验研究中各种利益的分析和解决。鉴于体细胞基因治疗研究的这一不良事件，威尔森所在的美国宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所的研究已被停止。但体细胞基因治疗研究这一事件已作为典型案例得到了持续的讨论，这一事件加深了我们对基因治疗伦理的认识，也推动了生命伦理学理论研究的深化。二、生殖细胞基因治疗的伦理争议生殖细胞基因治疗正处于试验研究之中，尚未进入临床人体应用阶段。但在美国，相关的伦理讨论从50、60年代就开始了。有人认为，那时就可以进行改变人类生殖细胞基因的治疗，也有人则认为需待技术的改进和完善之后才能进行。1992年9月，尼尔博士向NIH审查委员会提交了有关生殖细胞的自发突变和诱导突变的伦理问题的提案，提出及早讨论伦理问题可以降低风险，做好准备。一旦技术突破，生殖细胞基因治疗可行，那么预先的伦理讨论对于合理的监督政策的制定便奠定了良好的基础。[6]生殖细胞基因治疗可能在这些临床病例下得到应用： 当妻子和丈夫都是隐性遗传病患者时，那么他们的后代就可能全部患有相同的遗传病。当夫妻是隐性遗传病基因的携带者时，那么他们的后代中有25%携带的基因可能是正常的，50%可能与他们的父母携带同样的遗传病基因，25%可能是该遗传病患者。在妊娠前三个月里，某种确诊的遗传病能够使胎儿遭受严重的不可逆的脑损伤，且没有其它可知的办法可以对宫内的胎儿进行基因修复。某个确诊的遗传病影响患有该病的父母身体上许多不同部位的不同细胞类型，而体细胞基因治疗只能治疗某一特定细胞类型，生殖细胞基因治疗则可以在早期进行而影响各种细胞，可能是预防该病遗传给未来后代的唯一可行的方法。赞成生殖细胞基因治疗的科学家认为，生殖细胞基因治疗可能是预防基因缺陷所致的特殊生物体损伤的唯一方法。它比体细胞基因治疗技术还要成功，因为它所需的技术突破是基因置换或基因修复。体细胞基因治疗技术使用的是基因添加的方法，这种方法所使用的功能正常的基因和原先功能异常的基因都被保留在靶细胞中。而生殖细胞基因治疗技术使用的基因置换或基因修复的方法则避免了这种风险，而且它还能彻底消除生殖细胞显性遗传病。[7]赞成生殖细胞基因治疗的学者还从父母的角度论证： 父母希望他们的子女以及子女的后代免于出生时就患有遗传病，免于出生后采用体细胞基因治疗。父母也希望免除因可能传递给后代相关的遗传病而面临的各种困难的抉择。父母为子女的健康做出的任何一个真诚的决定都应受到道德和法律的保护。[8]这种赞成生殖细胞基因治疗的论证遭到了许多反驳，反驳的理由基于技术负效应，即一旦技术上发生问题，这种负效应便是严重且不可纠正的。因为技术的不可预测的负效应，不仅影响受试者，而且还将影响他们的后代。针对父母可以为后代子女的健康做出决定的伦理辩护，反对者则从后代人权的角度进行了反驳，认为后代有从父母那里继承没有被人工干预的“遗传财产” 的道德权利，即使父母的目的是为了使后代免受疾病的困扰。任何事物本质上都受一定约束，即使是最仁慈的行为也不能超越这个限制。[9]生殖细胞基因治疗如果成功，可一次性祛除患者和后代的遗传病或癌症等绝症，这样好的技术似乎不应放弃。但我们要考量的是技术层面的负效应是什么，是否不可预测，不可纠正。当一个技术尚未成熟到可以应用于人类研究或治疗，人们就应等待它的基础研究的继续发展。研究人员和保健人员的职能有探究治疗和预防人类疾病的新方法的自由，但生殖细胞基因治疗只有真正具有了预防遗传缺陷和治疗遗传疾病的功能后，才能与医学的目的相一致，才能临床应用于人体。我们也希望伦理层面的探讨继续进行，并且指导技术的发展。2002年末，联合国教科文组织国际生命伦理委员会公布了技术和伦理层面的论证结果：就技术层面而言，人们还无法修正遗传缺陷，该领域的研究进展也很有限。一个主要的障碍就是对基因的表达难以把握，外来遗传物质的任意结合很可能在细胞层面造成无法想象的影响及对胚胎、胎儿和儿童的成长造成伤害。在伦理层面，担忧“以治疗为目的”的基因治疗和“改进正常的特征”的增强基因工程之间的区别很模糊，未来的知识和技术很可能把目标放在干预“好”和“坏”的人类特征上，这将提出一些基本的道德问题。[10]联合国教科文组织伦理委员会及大多数国家的伦理准则建议，可以使用植入前诊断和选择性放弃一个具有遗传病的胚胎，而不进行生殖细胞的基因改造。这就是说，不伤害受试者、患者及后代是起码的道德底线。三、增强细胞基因治疗的伦理争议增强细胞基因治疗不是真正意义上的纠正疾病基因，而是改变人的正常特性，一般称为增强基因工程。增强基因工程可分为与健康相关的增强和与健康不相关的增强。与健康相关的增强：如增强免疫力，提高免疫系统抵御功能，促进健康。相关的伦理问题包括：基因增强仅仅应用于知情同意的成年人吗？ 父母在道德上可以为了他们的孩子的利益而接受基因增强吗？ 增强应该适用于所有的人，抑或只能施惠于那些能承受费用的人？ 生殖细胞基因增强在道德上是否可以接受等等。与健康无关的增强例子如：为使儿子长成一个高个子篮球运动员，父母可要求把一个生长激素基因植入他们正常生长的儿子的体细胞内，或植入自己的生殖细胞内。改变人的肤色、发色、智力、性格甚至道德观念也是与健康不相关的增强的主要内容，对这样的增强，存在的伦理争议更多，更复杂。无论是与健康相关的增强和与健康不相关的增强，只要不是出于技术滥用的目的，将生殖细胞增强基因工程用于种族清洗、创造优势人种、创造非人生物等，我们可以肯定这是现代人对后代人施以的“善行”。但正如某学者指出的那样；“我们为未来人作决定，完全是出于善良的目的，是为了使未来人类拥有一种有价值的品质。然而，这一点非但不能构成为他人作决定的理由，反而只能表明是一种“善良的”强制。这是因为：它违背了伦理学上最基本的为任何人所享有的自决权的原则。它对人的尊严与基本的人权都是一种严重的侵害。在干预生殖细胞或受精卵基因的过程中，未来人类的基因配置是由父母、医生或国家决定的，而个体的人仅仅是前者所决定与创造的结果。其次，正常情况下，任何一个人的遗传特征均归因于其父母遗传物质的组合的偶然性，是自然随机配置的结果，换言之，是由上天或上帝决定的。现在，如果我们通过基因技术对人的遗传基因进行人为的干预，这无疑意味着是医生或研究人员要扮演上帝的角色。[11]许多生命伦理学学者对上面的观点提出疑问：许多后代人出生和后代人的许多方面都是由父母在医生的帮助下决定的，父母在医生和高科技的帮助下已做过了许多善事。应用高新生殖技术的医生或研究人员已经扮演“上帝”的角色，而且还在继续扮演上帝的角色。一个学者还用儒家哲学论证他的观点。他认为从儒家的“天道就是仁道”，“智以辅仁”的思想推断，只要一个知识或技术是出于好意，儒家就认为应该欢迎和支持。[12]当然，有一种观点认为未来世纪的人要求何种权利是未知的。没有人知道许多世纪以后的人们对于权利问题持何种观点。也可能他们完全拒斥权利的要求或不需要权利或对权利不感兴趣。换言之，未来时代的价值和信念体系将会不同于、甚至迥然不同于我们。对这些观点，值得思考的是：医疗保健的仁术和“仁者”扮演“上帝”可以到什么程度？人类对基因操纵的终级标准究竟是什么？有学者对怎样界定有价值的品质提出争议，认为用增强细胞基因工程去产生增强效应不好操作，因为无法确定增强什么，什么是增强的标准。有学者还用老年化作为案例说明：老年化进程究竟是一种疾病还是一种正常状况，医学家认为也难以分辨。因此用遗传学方式延长生命，其意义就难以确定。就算人们会按一定的价值观去增高、增智，社会也会产生由这些价值观导致的不平等和歧视。[13]看来，就与健康无关的增强基因工程而言，绝对的科学自由和个人自由的观点是不合宜的。而且，从目前增强基因工程的技术进展来看，人们还无法确知大多数行为特性与基因及环境因素之间的相互作用。应当说，人类的许多行为心理特征都是基因与环境共同作用的结果，尤其人的智力、运动能力、艺术能力更是如此。因此，试图用改变生殖细胞或体细胞的某个基因来实现这种增强，应该说是很难成功的。即便这样的增强细胞工程在某种程度上得以实现，我们就可以因为尊重父母在生殖上有提高后代的“生命质量”这个“特权”而左右后代的“开放性未来”吗？况且我们连这个“开放性的未来”是有利于他还是不利于他都无法确定，就对他的遗传基因进行这种干预，把风险和后果强加于这个未来的人，这在伦理上当然是不能接受的。【参考文献】 [1]王延光：《中国当代遗传伦理研究》，北京理工大学出版社，2003年11月，第 18—28页。 [2]邱仁宗等 ：《生命伦理学概论》，中国协和医科大学出版社，2003年，第156页。 [3]孙慕义：《新医学伦理学概论》哈尔滨出版社，1995年第141页。 [4]张大庆，体细胞基因治疗中的伦理学问题，《医学与哲学》1996年，第3期。 [5]陈元方等《生物医学研究伦理学》，中国协和医科大学出版社，2003年9月，第77页。 [6]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer，The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997，P60. [7]Hans-Martin Sass, Copernican Challenge of Genetic Prediction in human Medicine,1988。 [8]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer，The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997，P70. [9]邱仁宗，人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》，1996（6），第285～286页。 [10]联合国教科文组织国际生命伦理委员会，“关于胚胎植入前基因诊断和生殖细胞干预的报告” 《医学与哲学》，2004年（10），第11页。 [11]甘绍平， 基因工程伦理的核心问题. 哲学动态. 2001，（1）：第33-35页。 [12]张新庆，“基因治疗在中国”，《中英生命伦理学研讨会论文集》2004年8月。 [13]邱仁宗，人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》，1996（6），第285～286页。（录入编辑：神秘岛）中国社会科学院哲学研究所 版权所有 亿网中国设计制作 建议使用以上版本浏览

题目：人类基因组计///作者///院系：///年级：///学号：摘要：人类基因组计划由美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体全部DNA序列创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。在揭示人类发展历史，基因治疗，农作物绿色革命，DNA鉴定方面具有深远影响。关键字：人类基因组计划正文：人类基因组计划人类基因组计划于20世纪80年代提出，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。其研究内容还包括创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。人类基因组计划在二十多年的时间里取得了较大进展。人类基因组计划最早在1985年由诺贝尔奖获得者，美国的杜尔贝克Renato Dulbecoo提出。最初目的是完成人类基因组全长约30亿个核苷酸的碱基序列测定，阐明所有人类基因并确定其在染色体上的位置，从而破译全部的人类遗传基因。1986年3月7日，杜尔贝克在《科学》杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点——测定人类基因组序列”的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义。1988年美国能源部和国家卫生研究院率先在美国开展人类基因组计划，并经国会批准由政府给予资助。此后，成立了一个国际间的合作机构——人类基因组织(Human Genome Organization)，由多个国家筹集资金和科研力量，积极参加这一国际性研究计划。1990年10月，国际人类基因组计划正式启动，预计用15年时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的测序，并对所有基因(当时预计为8万～10万个)进行绘图和排序。全球性人类基因组计划有美国、英国、日本、法国、德国和中国六个国家负责，其中美国承担了全部任务的54%，英国33%，日本7%，法国，德国，中国于1999年9月获准加入人类基因组计划并承担了1%的测序任务，即3号染色体断臂自D3S3610标志至端粒区段约3000万个碱基的全序列测定。中国1993年启动了相关研究项目，相继在上海和北京成立了国家人类基因组南、北两个中心，并承担人类基因组计划中1%的测序任务。经过多个国家的科学家的共同协作，人类终于在20世纪90年代完成了对自身基因组测序的初步工作。2003年6月，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。2004年，人类基因组完成测序；2005年，人类X染色体测序工作基本完成，并公布了该染色体基因草图。HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。1、遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱(linkage map)，这是根据基因或遗传标记之间的交换重组值来确定它们在染色体上的相对距离、位置的图谱。其图距单位是厘摩（coml），以纪念现代遗传学奠基人摩尔根。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。2、物理图谱（physical map）物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。用部分酶解法测定DNA物理图谱包括二个基本步骤：(1)完全降解 (2)部分降解3、序列图谱（sequence map）随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。4、基因图谱（DNA map）基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。原理基因图谱的意义在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。人类基因组计划的实施具有重大意义和影响。第一，揭示人类发展历史破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时，人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究，不再建立在假说的基础上，利用比较基因组学，通过研究古代DNA，可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。第二，基因治疗获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来，根据每个人DNA序列的差异，可了解不同个体对疾病的抵抗力，依照每个人的“基因特点”对症下药，这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是，通过基因治疗，不但可预防当事人日后发生疾病，还可预防其后代发生同样的疾病。第三，基因工程药物研究基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。基因技术应用于制药工业，可以生产出高效、高产、廉价、不再苦口的防治疾病的新药物，从而引起制药工业的革命性变革。对于肝炎、心血管疾病、肿瘤、艾滋病等目前尚无良药可治的重大疑难病，人们对生物工程寄予厚望，期待基因工程技术生产出有效地治疗药物。第四，农作物的绿色革命科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。第五，DNA鉴定DNA鉴定已经给法医科学和犯罪司法系统带来了一场革命。DNA已经成为无数审判中的关键证据，帮助警察和法庭鉴别暴力犯罪中的罪犯，而且可信度非常高。它能够确定犯罪的人，同时也能够证明误判的人无罪。不仅如此，DNA鉴定还可以用于帮助寻找失踪的人、谋杀或事故中的受害者；还可以用于证明或否认父子关系。第六，转基因动物随着基因工程技术的飞速发展及其在动物上的应用，转基因动物的发展呈现出一片“大好形势”。比如基因育种能提供高产优质抗病的“超级动物”；基因工程疫苗为畜牧业节省了大笔开支；通过转基因动物进行器官移植。人类基因组的重要性由以上的事实我们可以看出，要想解开人类自身的秘密，就要从破解基因的密码做起。对人类基因的了解和掌控，也将对人类物种的进化、人类社会的进步产生强大推动作用。通过对人类基因已知和未知领域的探索，可以找到更好的基因更有利人类进步的基因，人类社会将从本质上发生突破性的飞越。因此我们可以说，这项耗资大耗时长的人类基因组计划确实是非常必要而且永世受益的。对于生物学界来说这可能是很小的一步，但对人类社会来说却是非常大的一步。尽管该计划已宣告完成，但该计划尚未得出令人满意的人类基因图谱，因此，科学工作者们对人类基因组的探索研究仍在紧张的进行中。希望在不久的将来，人类能解开基因的面纱，了解它掌控它，给人类社会带来无穷的财富。参考文献：1、章波《人类基因研究报告》重庆出版社 2006年版2、钱俊生、孔伟、卢大振《生命是什么》中共中央党校出版社2000年12月版3、C.丹尼斯、R.加拉格尔、.沃森 序《人类基因组 我们的DNA》科学出版社2003年4月版4、杨业洲、陈廉《人类基因组计划》实用妇产科杂志2001年1月第17期 (Journal of Practical Obstetrics and Gynecology 2001 January )5、参考资料：《科学》（Science）

英文题目：关键词：（至少3个）英文关键词： 检索表达式：数据库名：题名：来源：摘要：正文（宋体+小四，行距倍，首行缩进2字符）课题分析正文（宋体+小四，行距倍，首行缩进2字符）检索心得正文（宋体+小四，行距倍，首行缩进2字符）

人类基因组计划明确的内容

甲亢治疗的研究进展论文

突眼的临床表现甲亢的突眼主要临床表现为眼球突出、畏光、流泪等。一、突眼可分为浸润性和非浸润性两种：1、非浸润性突眼是良性突眼，一般症状比较轻微；2、浸润性突眼为恶性突眼，眼度一般在18毫米以上；由于眼球高度突出，眼睑不能闭合，球结膜和角膜常暴露在外，故易受外界刺激而出现结膜充血、水肿、角膜炎和角膜溃疡，严重者可致全眼球炎而失明。上海瑞金医院核医学科管梁二、甲亢突眼的病因目前，关于其发病机制等研究尚未取得突破性进展，甚至有部分学者认为甲亢与突眼是自身免疫系统疾病中两个互为独立的疾病。部分甲亢患者会伴有眼球突出等情况，称之为甲亢突眼。有些甲亢患者没有突眼，有些甲亢患者以突眼为主要表现，临床上甲亢的严重程度与突眼的严重程度不相一致的，因此治疗上甲亢与突眼也是需要分别治疗的。

（1）甲亢的治疗方法，一般来说，比较常用的是药物治疗，就是用抗甲亢的药物来治疗，这是最常见的。在药物治疗的过程中，也可以包括中医中药治疗，和一些对症治疗；（2）放射性治疗；（3）手术治疗；（4）饮食上和生活方式上的调整。

万一得了甲亢，该如何治疗？是抗甲状腺药物、放射性碘131治疗，还是手术？

甲亢的治疗方法有哪些呢？（1）甲亢的治疗方法，一般来说，比较常用的是药物治疗，就是用抗甲亢的药物来治疗，这是最常见的。在药物治疗的过程中，也可以包括中医中药治疗，和一些对症治疗；（2）放射性治疗；（3）手术治疗；（4）饮食上和生活方式上的调整。

显微镜技术的研究进展论文

G.伽利略在1609年，根据望远镜倒视有放大物体的效应，制成一台复合显微镜，并对昆虫进行了观察。英国物理学家R.胡克于1665年用自制的复合显微镜观察软木薄片，发现有许多蜂窝状小空室并称之为细胞(cell)。这个名词一直沿用至今。这张软木显微结构图，登载于1665年英国出版的《显微图谱》上。他还对鱼鳞、蜜蜂螫针、家蚕卵、家蝇的头和足以及跳蚤等进行了精细的描绘。意大利解剖学家M.马尔皮基开创了动物与植物的显微解剖工作。1660年他通过向蛙肺动脉注水的方法，发现有连接动脉与静脉的毛细血管，证实了W.哈维未能观察到的由毛细血管连接动、静脉的血液循环。他描述了肝脏的微细结构，舌的乳头突，大脑皮层，以及用他名字命名的肾小体和皮肤微细结构等。他对家蚕进行了显微解剖，发现同样具有复杂的微细结构。他关于家蚕的著作是无脊椎动物方面的第一本专著。他对不同的植物进行了比较研究，系统地描述了植物各部分的结构，指出单子叶植物与双子叶植物间的区别，以及虫瘿是由昆虫引起等。并且提出植物的各部分是由“小囊”（即细胞）组成的。他在植物解剖方面的许多精确绘图未能为当时的植物学家所理解，直到19世纪才被重新认识。英国植物学家N.格鲁在显微镜下发现植物叶面有气孔，它们可使植物体内的水分蒸发并吸入空气。他发现植物的组织是由多孔的小胞（即细胞）所组成，但他经 常描述的只是小胞的壁。他认识到花是植物的生殖器官，可区分为萼、花冠、雄蕊与雌蕊，并指出雌蕊、雄蕊和花粉分别相当于雌性器官和雄性器官，而且植物一般是雌雄同体的。他的著作《植物解剖》由M.马尔皮基译成拉丁文，流传了100多年后才有人做了一些重要补充。荷兰显微镜学家 列文虎克自制了许多性能优良的显微镜,最高的放大倍数达270倍。他通过大量细微的观察，解释并完善了M.马尔皮基提出的关于毛细血管系统的知识，证明动脉与静脉分别和毛细血管直接相连。他发现人和哺乳类的红细胞是无核的，而鸟类、两栖类、鱼类的红细胞是有核的；发现了人的精子，并研究了各种动物特别是鱼和蛙的受精作用；还发现了许多小的水生生物，如轮虫、水螅、纤毛虫等。还在19世纪显微镜改进之前，他首先看到并记述了细菌，实属难得。荷兰显微镜学家J.斯瓦默丹对不同类型的昆虫发育 做了许多研究。他的著作《昆虫志》、《蜉蝣的生活》 中有许多出色的显微解剖图，如昆虫的神经节，气管系 统等。他去世几十年后出版的《自然的圣经》是当时显微镜观察的最好著作，其中对蜜蜂内部器官、蚊子、蜻蜓发育的描述，都非常精确但由于复合显微镜的色差问题，使这方面的工作在其后的100多年内没有多大进展。

海兹思专业做原子力显微镜。

目的：运用原子力显微镜(AFM)表征3种DNA纯化试剂盒对DNA的纯化效果。方法：PCR扩增K562/A02细胞mdr1基因DNA,分别以3种不同的DNA纯化试剂盒对PCR产物进行纯化后，按终浓度为10 ng・μl-1固定在用1 ng・μl-1 L型多聚赖氨酸预先处理过的新剥离的云母片上，用AFM获取DNA扫描图像，分析评价3种DNA试剂盒对DNA的纯化效果。结果:用AFM成功表征3种纯化试剂盒纯化后DNA片段，获得了清晰的DNA图像。对3种DNA纯化试剂盒的纯化效果作出评价，建议其中的两种DNA纯化试剂盒的DNA纯化产物可用于AFM的DNA 分析。结论：用AFM表征DNA时对DNA的纯度要求较高。通过对3种DNA纯化试剂盒纯化效果的比较，为AFM观测DNA样本的纯化方法提供了较好的方案。〔关键词〕原子力显微镜;表征;脱氧核糖核酸;纯化Abstract：Objective To identificate purification effect of three kinds of DNA purification kits by atomic force microscopy(AFM).Methods Cultivateion and PCR technique was used to amplify K562/A02 cells with DNA of mdr1gene. The amplified products were purified by three kinds of DNA purification kits， a final concentration of 10 ng・μl -1 DNA samples were placed on a freshly cleaved mica treated by 1ng・μl -1 was used for the imaging of the three pieces of DNA Through AFM image analyzing, the purification effect of three kinds of DNA purification kits was evaluated, two kits can be used to purify DNA samples for AFM imaging. Conclusion The higher the purify of DNA sample used, the better the AFM image got. Two better purification schemes have been achieved for DNA imaging using AFM through comparing three kinds of DNA purification words：atomic force microscope ; identification；deoxyribonucleic acid; purification原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）是具有原子级分辨率的新一代显微镜，因其能够对DNA、蛋白质、磷脂生物膜、多糖等生物大分子以及有机化合物的形态及功能进行观察研究而引起了人们的广泛关注〔1〕。近十几年，运用AFM在固相载体表面研究DNA分子技术取得的巨大进步, 大大地增进了人们在分子层面上对DNA分子的了解〔25〕。AFM在样本制备上相对较容易，但用于DNA研究时，要想得到质量较高的DNA图像对DNA样品的纯度要求较高。我们选择了3种不同的DNA纯化试剂盒对K562/A02细胞株mdr1基因769bp DNA的PCR产物进行纯化后在相同条件下用AFM观测，通过比较，建议其中的两种可用于AFM的DNA样品的纯化。1 材料和方法 细胞培养K562/A02细胞株由中国医学科学院血液学研究所杨纯正、齐静老师惠赠。细胞接种于含10%小牛血清的RPMI 1640(Gibco/BRL公司产品)培养液，置于37℃、5%CO2培养箱中常规培养，2~3d传代1次，实验前无药培养两周。 DNA提取取对数生长期、终浓度2×105ml-1的K562/A02细胞3ml，以酚/氯仿法抽DNA后，加100μl TE缓冲液于-20℃保存。用紫外分光光度计定量，要求A260/A280≥。 PCR扩增从基因库中查得所需mdr1的基因序列号，引物根据基因库提供的基因全序列用