Creation of Colloidal Periodic Structure

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광기 윤
6 years ago
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1 의광학 (Biomedical optics) 본자료는한국광학회의 광학과기술 7 권 2 호및 3 호의 특집 내용을인용정리한것이며, 저자들께감사드립니다.

2 21 세기사회 삶의질이우선 => 환경및건강에대한관심고조 => 바이오 / 의료분야 ex) e-health(electronic health, 재택진단 ) : 시계, 화장실또는침대에 부착된기기에의하여건강상태를간편히진단하여, 정보망을통해 주치의나 119 구조대로연결됨으로써의료서비스등이가능한시스템 의광학 : 빛의생체조직과일으키는상호작용 => 질병의진단과치료빛의장점 : 비접촉식, 비침습적, 치료부위최소화, 선택적치료가능, 통증감소, 무혈수술등 => 21세기의료분야연구로매우적합

3 목차 1. 생체조직광학 2. 의광학영상법 3. 의료 / 바이오계측 4. 안광학진단 5. 레이저치료

4 1. 생체조직광학 빛과생체조직의상호작용 - 레이저특성파장 (wavelength), 조사시간 (exposure time), 에너지 (energy), 출력 (power) - 광학적특성흡수 (absorption), 산란 (scattering), 투과 (transmission) - 열적특성밀도 (density), 비열 (specific heat), 열전도율 (thermal conductivity)

5 생체조직의광학적특성 - 총광흡수계수 ; μt = ln( T ) / L 여기서, - 감소산란계수 ; μ ' = μ (1 s s 여기서, μ t = μa + μs μa T g g) μs L : 흡수계수, : 산란계수 : 투과도, : 조직두께 : 비등방계수 (anisotropy) g = 0 : 등방산란 g =1 : 전방산란

6 광학계수측정방법 - Photometric 법 : 빛 => 빛의감쇠를측정 (1) 연속빔 (continuous wave) ; 적분구 (integrating sphere) (2) Time domain 방법 ; pulse laser(~ps) (3) Frequency domain 방법 ; frequency modulation(100~200mhz) - Photothermal 법 : 빛 => 열상승및온도감쇠를측정 - Photoacoustic 법 : 빛 => 조직에서발생하는음파를측정

7 2. 의광학영상법 미세조직영상법 - 공초점현미경 (confocal microscopy) - 광결맞음단층영상법 (optical coherence tomography, OCT) - 근접장광현미경 (near-field scanning optical microscpoy, NSOM) 거대조직영상법 - 확산광단층촬영법 (diffused optical tomography, DOT) - 광음파영상법 (opto-acoustic imaging)

8 광결맞음단층영상법 (optical coherence tomography, OCT) - 광원 : fs-ti:sapphire laser(800nm), SLD(superluminance diode, 800nm/1300nm) - 마이켈슨간섭계의원리

11 PS(polarization sensitive)-oct : - 조직에서발생하는편광성분의변화를추가적으로감지 ( 콜라겐, 케라틴, 망막조직등많은생체조직이비등방성을가지며, 비등방성에의한복굴절은단백질변성에민감 ) - 연골, 화상에의한진피조직의변성, 화상치유과정모니터링, 힘줄구조진단, 위나혈관의내벽진단 ( 내시경과결합 ), 혈당측정등

12 ODT(optical Doppler tomography) - Doppler effect => 흐름이있는부분만을선택적으로측정 - 혈류측정

확산광단층촬영법 (diffused optical tomography, DOT) - 광원 : 600-900nm( 투과길이가길고,

13 확산광단층촬영법 (diffused optical tomography, DOT) - 광원 : nm( 투과길이가길고, 대표적흡수체인혈액농도에민감한파장대역 ) - 서로다른두위치를통과하는산란광의경로를비교추척 - 대뇌기능영상, 유방암검사, 두꺼운조직의산소포화도측정등

14 - Continuous wave 영상법 : LD array 일정간격배열 - Time domain 방법 : 짧은펄스 (<ps) 를조사한후시간별신호측정 - Frequency domain 방법 : 변조 ( MHz) 주파수변화, 위상변화측정

17 3. 의료 / 바이오계측 실시간맥박및호흡수측정 - 광원 : LED - 맥박 : 혈류의교류신호 - 호흡수 : 혈류교류신호의베이스라인변이 ( 호흡에따른혈액량변화 )

19 산소포화도와헤모글로빈측정 ( 응급실필수측정요소 ) - 광원 : LED - 569nm, 805nm(isobestic points) 과 975nm( 물에대한흡수도보상 ) 에서의투과도비율을측정, 비교 ( 귀, 손끝 ) - 산소포화도 ( 산소운반기능 ) : 정맥 75%, 동맥 95%

20 체지방 - 광원 : 938nm, 948nm - 반사도측정 ( 복부, 근육의체지방 ) cf) 일반적으로는손, 발을통해전류를흘려측정 체온 - 중적외선 (8~15μm) 대역의복사에너지측정 당뇨, 혈당 - Glucose 의흡수스펙트럼측정 (8~10μm 에서특성피크 )

21 광섬유바이오센서 - 기능형 : 광섬유의광학적성질 ( 굴절률, 전송손실등 ) 변화 - 비기능형 : 광섬유를전송로만으로사용직접형 : 시료와광을쪼여발생되는흡수, 발광, 산란등의스펙트럼측정간접형 : 광섬유끝에시약을고정화 (optode : optic+electrode) ph 측정 - 색소반응지시약 (phenol red) -ph 에의존하는녹색광강도와의존하지않는청색광강도의비를측정

22 산소포화도 루미놀 (luminol) : 혈흔감식에쓰임 - Peroxidase 등의효소를첨가해발광스펙트럼측정 면역센서 - 항체, 결합단백질, 리셉터, DNA 등은특정분자에대해매우친화성을가짐

23 4. 안광학진단 굴절력측정기 - 광원 : LED -6 개조리개배열에대한상점배열분석 검안용파면분석기 - Microlens array(mla) 사용 - 상점이많아측정오차감소

24 각막지형측정기 - Placido ring 광원 -( 각막의곡률, 편심률, 굴절력측정 ) 적응광학 (AO) 안저촬영기 - 변형거울사용 - 분해능향상

25 Scanning laser opthalmoscope(slo) - 좌우상하 scan 하면서망막에서의반사광측정 cslo(confocal SLO) - 깊이방향공간분해능향상

26 망막지형관측기 - x, y scan + z scan => 최대반사 z 값분석 망막두께분석기 -실틈빔사각입사 - 망막의앞쪽신경섬유층과뒷면상피에서반사된두광의간섭상측정

27 5. 레이저치료 - 고휘도및집속성 => 수술부위의최소화 - 단색성 => 선택적치료 - 광학적치료 => 통증의감소, 무혈수술,

28 레이저효과 - Photochemical effect( 광화학적효과 ) : 광민감성약품 (photosensitizer) => 암세포등에선택적축적 => 치료방광, 폐, 식도암등에적용새로운광민감성약품 (5-ALA, m-thpc 등 ) 개발 - Photothermal effect( 광열적효과 ) : 광흡수 => 열에너지, 온도증가 => 기화및광응고 전립선비대증, 암조직응고, 망막치료, 모반, 문신, 털제거등 - Photomechanical effect( 광기계적효과 ) : 단파장, 고에너지펄스광 => Radical 또는 plasma => 국소적조직제거 치아, 라식수술등, 디스크절제나암조직제거 ( 연구중 )

29 레이저파워와조사시간에따른효과

30 레이저임상치료에의응용 - 안과 망막박리 : Ruby laser(694nm) 혈관응고 : Ar + laser(488, 514nm) 안구유리체치료 : Ar + laser(488, 514nm), Kr + laser(413nm) 백내장, 녹내장 ( 안압과밀접 ) : Nd-YAG pulse laser(1.064μm) 라식 : Excimer laser(arf : 193nm)

31 - 치과 경조직 ( 법랑질, 상아질 ) : Er:YAG(2.94μm) 열효과최소화 미백 : LD(830nm) 활성산소약품과병행

32 - 피부과 사마귀, 티눈, 주름, 흉터, 수두자국, 모발등제거 : CO 2 laser(10.6μm) 모반 ( 붉은색 ) : Copper vapor laser(577nm), Pulsed Dye laser(585nm) 모반 ( 검은색 ) : Ar laser(514nm), Frequency doubled Nd:YAG laser(532nm), Nd:YAG laser(1.064μm), CO 2 laser(10.6μm) - 부인과 부인과종양 : CO 2 laser(10.6μm) 자궁질환및불임 : Nd:YAG laser(1.064μm) - 신경외과 뇌종양 : Ruby laser, CO 2 laser => Nd:YAG(1.064mm), Nd:YLF(1.053mm) => fs 레이저

EndoFest Korea(제4회)-편집.hwp

EndoFest Korea(제4회)-편집.hwp A-III. Recent Advance in Imaging and Endoscopic Treatments Room A Optical Coherence Tomography 의원리및내시경응용 고려대학교생체의공학과 Principles of Optical Coherence Tomography and Its Applications with Endoscopy Beop-Min