第4章激光在医学中的应用.docx
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第4章激光在医学中的应用
第4章激光在医学中的应用
激光在医学及医疗领域中的应用，可分为在治疗中的应用与在测定、诊断中的应用两大类。
细胞操纵等基础医学和生物学领域中的激光应用也占据着重要的地位，另外还有利用激光微细加工技术制造微型医疗仪器和利用光造形技术进行生物体模型制造（光敏树脂固化快速成形——SLARP）等领域。
利用全息技术的生物体信息记录及医疗信息光通信等与信息工程有关的领域，从广义上讲也属于激光在医学中的应用。
因此，激光在医学及医疗领域中的应用是非常广泛的，并且今后一定会有更大的发展。
本章侧重对激光在治疗与测定、诊断领域的应用进行介绍。
4．1激光与生物体的相互作用
4．1．1生物体的光学特性
1．吸收和散射
对生物体入射光强度为I0的单色平行光，若生物体是均匀的吸收体，则在入射深度z处的光强度J，由朗伯一贝尔（Lambert-Beer）给出了以下关系式：
I=I0exp（一utx）（4．1）
式中：
ut为吸收系数，参考图4．1。
但是，由于生物体对光是很强的散射体，因此生物体内光的衰减，不仅由于吸收，而且散射的影响也很大，因此，式（4．1）可改写为
I=Ioexp（-utx）（4．2）
ut=u0+us（4．3）
式中：
ut为衰减系数；us为散射系数。
若考虑生物体表面的光反射（菲涅耳反射），其反射率为R，
则式（4．2）变为图4·1朗伯一贝尔曲线
I=（1-R）I0exp（-utx）（4．4）
如图4．2（a）所示，单一微粒在所有方向上都有散射。
当散射角小于90。
时称为向前散射，大于90。
时称为向后散射。
散射状态与角度的关系可以各向异性散射参数g来描述，g=-1时为纯向后散射（散射角为180。
），g=+1时为纯向前散射（散射角为0。
），g=0时表示各向同性散射。
一般在生物组织中g=0．8～0．97，显示出强的向前散射性，但是反复多次进行散射（多重散射）时，如图4．2（b）所示，就形成光在生物体内的扩散（近似于各向同性散射）。
这样，光在其扩散的范围内与生物体发生相互作用，从而光能被吸收后转换成热或激励生物分子感应出荧光和磷光等，并将这些现象用模型的形式表示在图4．3中。
但是，生物体是大小各不相同的组织、器管所组成的不均匀且多成分的系统。
因此式（4．2）及式（4．3）只在限定的条件下才可以使用。
图4．2散射光的特性
（a）单一粒子所产生的散射光方向；（b）生物体内光的扩散。
生物体的主成分是水，此外还有蛋白质、脂肪、无机质等。
皮肤、肌肉、内脏等软组织的水分约为70％。
水对红外域有着很强的吸收，因此，若在这些软组织上照射红外光，则可以高效地把光能转换成热量。
血液红血球中的血红蛋白是另一类典型的光吸收体。
血红蛋白分为被氧化的状态与未被
氧化的状态，这两种状态的吸收光谱稍有差别，但都是在600hm以下的光谱上吸收增大。
蛋白质在紫外域上表现很大的吸收，如图4．4所示。
图4．3生物体与光的相互作用
图4．4软组织上各种物质的吸收
系数和波长的关系
在图4．4中可以看到，各种组织在700nm～1500nm的红外光谱带的吸收都比较小，因此该光谱带称为生物体光谱学窗口。
2．光渗透长度
光虽被组织吸收和散射但还能到达组织的深处，光到达组织的深度称为光渗透长度，它定
义为光强度I衰减到入射光强度I0的1／e时的深度，则由式（4．2）得
x=1／ut（4．5）
图4．5是软组织上各种激光的渗透长度。
光渗透长度在近红外附近大，在3pxn以上的远红外域和300nm以下的紫外域中小。
而组织种类的不同，也会引起光渗透长度的变化。
例如在牙齿、骨骼等硬组织中，蓝、绿色波长带上的渗透长度大。
图4．5软组织上各种激光的渗透长度
4．1．2激光对生物体的作用
光被组织吸收后产生热，即对生物体起光热作用。
如对软组织照射激光，在光渗透长度范围内光能被吸收转换成热量。
激光照射强度与吸收系数ua的乘积表示组织表面的加热速度。
若加热速度远高于蒸发组织所需的速度，则组织被烧蚀。
例如，用足够高的速度对组织照射193nmArF准分子激光和2．94umEr：
YAG激光，则光渗透长度1um左右的组织层被迅速加热、烧蚀，因此，亚微米级精密的组织切除手术（角膜手术治疗近视眼）就成为可能。
如果要烧蚀较深处的组织，则应选择光渗透长度比较大的波长，如光渗透长度20um的CO2激光较为适合。
而1．06um的Nd：
YAG激光器，因吸收系数过小，即光渗透长度过大，光能散射太大，因此对烧蚀不利。
Nd：
YAG激光器一般应用于激光凝固的手术，因为蛋白质在较低温度（60℃～70*C）下就可产生热变形（凝固）。
另外，一些烧蚀不足，但加热充分的情况可以使组织坏死，痣的治疗就是属于这种过程。
除了以上光热作用以外，激光对生物体也起光音响作用或光化学作用。
它们的作用原理与在治疗中的应用将在4．2节中叙述。
另外，散射光与透射光的强度和光谱含有重要的生物体信息，因此可以应用在生物体测定和成像上。
因激光照射而感应出荧光这种特性，可以用来诊断组织的病变状态或部位，这些内容将在4．3中叙述。
激光应用在治疗和生物体测定时具有以下优点：
（1）一般情况下，激光治疗和测定对生物体的损害较少，与X射线相比，激光对生物体一般是无侵袭或低侵袭的。
对生物体存在某种伤害可能的叫做有侵袭。
（2）利用激光在大气中直线传播的特点，可非接触地对生物体作用，也可以利用光纤导入到生物体内部进行治疗。
（3）激光的高聚光性能使微观的治疗和高空间分辨力的测定成为可能。
4．2激光临床治疗
4．2．1激光治疗的种类
如上所述，激光对生物体的作用有光热作用、光音响作用、光化学作用等，激光治疗就是基于这些作用机理，因此可根据NNN作用机理对激光治疗分类。
但是应该注意到不论哪种治疗，不一定只是单一的作用机理。
例如，利用紫外激光烧蚀时主要的机理是光热作用，但也存在光子能量直接切断组织的分子结构的光化学作用，该种治疗同时利用了光热作用及光化学作用，甚至还有其他作用参与。
在所有的治疗中，哪一种机理以多大比例起作用还没有确切的解释。
这里是以主要作用机理为准进行分类的。
（1）光热治疗：
激光照射组织光能被组织吸收后产生的热量，可去除组织、凝固组织，也可破坏组织（坏死）。
去除治疗是利用烧蚀过程，将组织穿孔、切开或二维（面状）地去除。
穿孔治疗称为激光TMR（transmyocardialrevascularizaton），它是在有拍动的状态下，对心肌梗塞的心脏进行激光照射，在心肌上打穿多个孔，恢复血液循环，对重症心肌梗塞患者有很好的治疗效果。
凝固治疗是利用加热时蛋白质成分和血液被凝固的性质，它能使被剥离的组织黏结或止
血。
例如，把血管的切断面互相贴紧，由激光加热黏结，称为激光吻合手术。
破坏组织的例子，像痣的治疗，对有色素的细胞有选择地使其坏死。
还有将病变部位全部
加热使病变部位坏死的激光热治疗等。
目前大部分临床应用的激光治疗是属于这种光热治疗的范畴。
（2）光音响治疗：
其典型例子是在结石上照射激光使其破碎。
一种常用的结石治疗方法是体外冲击波结石破碎技术，让患者进入水槽中，利用火花放电和振子在水中产生冲击波，并将冲击波聚束到体内的结石，使结石破碎，目前作为无侵袭治疗被普及，但是ESWL不适用于下部尿道结石等。
作为ESWL的补充手段之一，激光结石破碎技术也是一种低侵袭治疗方法。
如果结石上照射高强度短脉冲激光，结石的急速加热而产生冲击波（膨胀波），作为其反作用，结石上作用压缩波使结石破碎。
（3）光化学治疗：
是在病变部位照射特定波长的激光，产生光化学反应来破坏病变组织，癌症治疗就是一个典型的例子。
近来被关注的激光治疗中，还有利用低功率激光缓解痛症（去痛）和促使创伤愈合等。
激光针刺的效应很早就被人们认可，但要解明这些低功率激光的作用机理，还需要作进一步的研究。
从以上的例子中可知，激光治疗的对象极其广泛。
涉及对象有消化系统、呼吸道系统、循环系统、泌尿系统、眼科、耳鼻科、皮肤科及整形外科、妇科、牙科等几乎所有的临床领域。
激光治疗正在深入研究和发展中，激光治疗虽不是万能的，但将激光治疗作为第一选择的疾病很多，特别是在高龄社会的今天，激光的无侵袭或低侵袭治疗越来越显示出其重要性。
4．2．2激光眼科治疗
眼睛是光的读出器官，因此不论是测定、诊断或治疗，激光都能起到重要的作用。
治疗眼底疾病的激光治疗仪很早就已实用化，它在治疗网膜炎和眼底出血等有失明危险的疾病中发挥了很大的威力，近来使用激光进行近视矫正也受到高度重视。
1．眼底治疗
图4．6是眼球的构造，图4．7是眼球的成像特性。
物体通过角膜和晶状体（起透镜作用）在网膜上形成像，并由视神经读出。
激光治疗时入射激光在网膜上以点状聚光，具有很高的能量密度，聚焦光斑照射眼底的疾病部位，加热已脱落的网膜组织，使其黏结（凝固）或进行止血。
激光所通过的角膜、晶状体、玻璃体等，其主要成分是水，对可见光，特别是对蓝光、绿光的透射率较高。
因此光源多采用514．5nm的Ar离子激光器。
但是最佳波长的选择与治疗目的、病变部位，特别是组织的深度有关。
如血管瘤的直接凝固中采用对血红蛋白质吸收率高的577nm的激光；对脉络膜等眼底深部的治疗采用光渗透长度更长的630nm的激光。
在这些治疗中利用了可见光对眼睛的透射系数大的特点，因此要防止这些光意外过量地入射进眼球，否则有损伤网膜的危险。
对于大于2um的波长，由于水对光的吸收降低了眼球的透射率，因此这类激光器称为人眼安全激光器，在激光雷达等激光束在大气中传播的场合中应用。
图4．6眼球的构造
图4．7眼球的成像特性
在图4．7（a）中，物体在有限远，眼球通过调节（眼球变凸）将像成在视网膜上，从而清晰地观察。
在图4．7（b）中，眼球在放松条件下，无限远的物体成像在视网膜上，被清晰地观察。
因此，正常眼观察不同距离的目标时，角膜与晶状体的曲率半径是在不断改变的。
如果产生了屈光不正，即出现了近视、远视或散光，就有可能通过角膜手术，改变其曲率半径，实现视力校正。
2．在近视眼治疗中的应用
治疗近视是利用烧蚀作用对角膜表面进行精密手术，来控制折射状态的过程（矫正）。
眼睛对光的折射由角膜与晶状体完成，因为晶状体与前房（水）和玻璃体相邻，三者折射率接近，因此折射作用不大。
而角膜的两侧分别是大气和前房（水），二者折射率相差较大，因此折射作用大，因而只对角膜手术就能有效地矫正近视。
近视一般使用眼镜来矫正，但对于重度近视，则需要作这种角膜手术，如图4．8所示。
目前近视矫正有两种方法：
对角膜表面进行二维去除手术使其曲率半径增大（使其平坦）的PRK（Photorefr．ActiveKeratectomy）和将角膜表面辐射状切开的RK（RadialKeratotomy），目前以副作用小的：
PRK方法为主流。
光源一般采用能得到高质量烧蚀表面的193nmArF准分子激光器，该波长的光渗透长度小（图4．5）且能精密烧蚀，又因光子能量大，所以存在光化学的作用，这也是能得到高质量烧蚀表面的原因之一。
为了使照射表面上得到均匀的烧蚀，必须均匀地照射激光，因此采用
强度分布均匀的大口径光束或用小口径光束进行二维扫描。
在实际治疗中，先进行角膜形状的测定，确定烧蚀量后进行激光照射。
这种治疗方法不仅应用于近视、远视和散光的矫正，还应用于角膜疾病的治疗，都已在临床上应用。
图4.8
4．2．3皮肤科及整形外科激光治疗
1．激光除痣
以前对痣的治疗多采用外科切除的方法或利用干冰或液态氮将组织冻结坏死的方法（低温
雪崩开关冻胶）等，但都因侵袭大而留下疤痕。
一般讲，痣是属于正常组织中的病变组织（含色素的细胞），激光治疗应适当地调整照射条件，在不损坏正常组织的情况下有选择地破坏病变组织。
但痣的种类和部位（深度）不同，激光照射条件也大不一样，因此，治疗前要进行准确地诊断。
图4．9是皮肤的断面构造。
决定皮肤颜色的典型色素有黑色素与血红蛋白质。
黑色素是
由称为黑素细胞内的小器管（黑素体）产生的，黑痣、蓝痣就是由该黑色素引起的局部增生皮肤病变，可分为表皮上的增生（扁平痣等）与真皮内的增生（太田痣等）。
红痣也能被肉眼能看到，它是一种位于真皮或皮下组织的血管扩张和增生（血管瘤），因为存在许多红血球呈现红色，因此被称为红痣。
激光除痣的机理是照射激光使这些色素和病变细胞有选择地吸收并产生热量，从而使病变组织发生变化以至破坏。
但是激光照射后，皮肤色调的变化（退色）需要很长的时间。
这是由于被破坏的病变细胞完全消失有一个过程，它们被巨噬细胞（具有吞食作用的大型细胞，也称贪食细胞）所吞食，再送到淋巴结需要很长的时间。
图4．9皮肤的断面构造
为了有选择地破坏病变细胞（色素），必须选择吸收系数大的激光波长。
氧化状态的血红蛋白在418nm、542nm、577nm波段具有吸收峰值，而黑色素是在短波段吸收大（图4．4）。
另外，病变部位在组织深处时，必须考虑皮肤组织的光渗透长度，即在波长的选择上，必须兼顾病变细胞的吸收系数与皮肤组织的光渗透长度两个因素。
例如，血红蛋白在418nm波段附近吸收系数最大，但考虑光渗透长度后多使用577m波段，甚至使用波长更长的激光。
此外，激光照射时间（脉宽）也是重要的参数，即使激光对病变细胞是有选择性的吸收，但如果照射时间太长，则会由于热扩散而使周围组织受到热影响。
因此，激光照射要比热扩散时间（热衰减时间）短。
例如，黑素体的热衰减时间为1us左右，根据病变部位的深度可选择脉宽为数纳秒至lOOns的红宝石激光器（694nm）、金绿宝石激光器（755nm）、Nd：
YAG激光器：
（1064nm）等各种Q开关固体激光器和脉冲染料激光器。
但这并不说明脉宽越窄越好，治疗血管瘤，使血管壁同时受热变形效果更好，而吸收主体为红血球（血红蛋白质），因此，若脉宽太窄则只能破坏红血球，对血管壁的热扩张则作用不大。
使用窄脉冲激光减小了对正常组织的影响，能做到没有疤痕，但如果激光峰值功率过高，
照射时可能会产生冲击波，因此必须对照射条件进行选择，防止发生皮下出血和肿胀。
2．光子嫩肤技术
皮肤衰老是不可抗拒的自然规律，皮肤衰老现象主要缘于新陈代谢衰退，以及日光中的紫外线（UV）对皮肤组织结构如胶原组织和弹力纤维的破坏。
随着年龄增长，皮肤逐渐失去弹性。
另外，人们的日常生活和野外工作可能在日光下曝露较多，随着臭氧层的变薄和其他因素的影响，受紫外线的影响就会越发严重，致使皮肤／ti现病变或产生斑点。
对于老龄人群和长期曝露在日光下的人群来说，这些病变更为严重。
以往，人们尝试了各种方法来保持皮肤光滑，例如，机械磨削换肤法和化学脱皮换肤法。
虽然这些方法都能获得较好的效果，但风险较大。
首先是深浅程度难以掌握；其次是术中出血多，术后炎症反应及色素沉着显著；另外，某些化学剥脱剂（如石炭酸）对人体尚有一定的毒副作用。
因而，在国外这些方法的使用已经受到限制。
3．超脉冲CO2激光除皱
高能量超脉冲c02激光磨皮术是美容外科领域开拓的一项崭新技术，它利用高能量、极短脉冲（作用时间极短）的激光对组织的汽化作用，使老化、损伤的皮肤组织在瞬间（在向周围正常组织传导热能之前）汽化，而不伤及健康组织。
每照射一次激光就有几十微米厚的皮肤表层蒸发掉，每次扫描后可以像擦灰尘一样把皱纹皮肤除去。
术后能使皮肤表层下胶原蛋白大量再生、聚集，从而使皮肤变嫩，变得更加丰腴光滑。
因此超脉冲C02激光用来去除皱纹及痤疮斑痕的效果较好，甚至对中度和重度皱纹也能有明显改善。
超脉冲C02激光换肤术疗效显著，恢复快。
对白种人来说，除了较长时间的红斑反应外，一般无其他副作用，因而近年来国外风行该项技术。
然而，对于黄种人的皮肤类型，大部分患者治疗后存在明显的色素沉着，往往持续2个～12个月左右，通常还需要一段时间停止工作，许多人往往难以忍受上述手术带来的疼痛、潜在的副作用和因停工造成的收入损失，因而超脉冲coz激光磨皮除皱术难以在我国推广。
4．新型光子嫩肤技术
近来已经证实了一种非相干强脉冲光（IPLTMQueen，皇后光子嫩肤仪，奇致激光技术有限公司出品）对于各类型的血管性及色素性疾病有极好的疗效。
研究结果表明光老化的许多表现，如细小皱纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着、粗大毛孔和毛细血管扩张等，在治疗后出现明显的改善。
这种光子嫩肤技术是使用强脉冲光子技术（IPI，T]M），在低能量密度下的非剥脱性、非侵入性嫩肤治疗。
强脉冲光经过紫外滤波，可发射的光谱范围为550nm～1200rim，其中较短的波长用来治疗血管性病变和色素性病变（斑点），而较长的波长则可实现光子嫩肤的目的。
只要参数设置合理，如可调脉宽、脉冲延迟及脉冲次数等，让表皮等非治疗组织充分散热，就可做到基本无副作用，患者甚至无需停工，术后可立即恢复正常活动。
光子嫩肤要求能量密度在30J／crn2~45J／era2之间，能量密度太低，虽然热刺激对皮肤可以起到一定的保养作用，但并不能从根本上祛除皮肤瑕疵；能量密度太高，造成皮肤损伤的可能性将会大大提高。
4．2．4光化学治疗，
某些光敏感性物质具有肿瘤亲和性，容易聚留在生物体内的肿瘤处。
癌症患者静脉注射了这种光敏感性物质，经一定时间后，就可显示出病变部茸位，再照射激光，可以有选择地破坏癌细胞，被称为光化学治疗或光动力学治疗（PhotodyllamicThera一py，PDT）。
血卟啉（HpD）就是这样的光敏物质，它在紫外域上具有称为Soret带的强吸收带，在可见域中具有称为Q带的弱的吸收带，如图4．10所示。
从吸收的角度看使用紫光激光（如波长为410nm的Kr离子激光）是有利的，但这个带域与血红蛋白的吸收带重合，因此不适于对组织深处照射，为此使用光渗透性更好，波长为630nm的染料激光器或金蒸气激光器。
图4．10HpD的吸收光谱与荧光光谱
O．D．=lg（Io／I）
t0为入射光强度；I为透射光强度。
PDT的作用机理尚未完全解析清楚，一般认为有光敏性分子的直接作用（类型I）与活性氧的作用（类型II）两类机制，如图4．11所示。
机制I的解释是：
光敏性分子1M吸收激光，首先跃迁到单重态激发态1M*，后又跃迁到三重态激发态3M*，这种活泼游离基。
M*作用于基质（肿瘤组织）可破坏肿瘤细胞。
机制lI的解释是：
3M*可使周围的氧分子产生能量转移而生成氧化性非常强的单重态氧分子（活性氧）破坏肿瘤细胞。
无论哪一种作用机理，都是经过三重态激发态的，因此该激发态的寿命对PDT的作用有着很大的影响。
图4．11光化学治疗的反应机理
在经过PDT的癌细胞中可以观察到线粒体内膜的损失和粗面小胞体的膨胀化，所以可以认为是上述游离基和活性氧直接作用于癌细胞使其坏死。
最近对血管肿瘤的研究发现闭塞肿瘤血管（形成血栓）就能卡断对癌细胞的供氧和营养供给，可以达到治疗血管肿瘤的目的。
光敏感性物质在正常组织中代谢（排泄）是比较快的，但体内若有残留则会引起光过敏症，因此患者术后必须在一段时间内在避光环境下生活。
HpD的避光时间比较长（数十日），因此希望开发出代谢快的光敏感性材料。
另外，为了治疗深部的癌组织，希望利用吸收带处于长波长一侧的光敏感性物质。
一种新的光敏感性物质NPe6（mono—Laspartylchlo—rine6）不仅代谢快，而且在Q带的650nm附近具有大的吸收峰值，如图4．12所示。
对应的激光器可选择半导体激光器和可调谐激光器。
另外，现已明确脉冲光的治疗效果比连续光好，因此脉冲光的应用已成为主流。
图4．12NPe6的吸收光谱与荧光光谱
4．3激光在生物体检测及诊断中的应用
4．3．1激光生物体光谱测量及诊断
如果测出激光照射生物体时的吸收、散射、荧光等光谱，则各种各样的生物体信息inviv0
测定（活的状态的测量）就成为可能，进而疾病的诊断（病理诊断）也成为可能，这种诊断称为光学生检，正受到世人的注目。
传统的生检，是指将组织的一部分切下并作切片，利用显微镜等对它的病理进行诊断。
若用光谱测量的方法进行无侵袭的诊断，则称为光学生检。
这种方法不仅能得到单纯的解剖学（有关生物体构造）的信息，而且还能像下面所述的脑功能测定一样，得到生理学、生化学信息。
这种利用激光的生物体光谱测量及诊断呈现出巨大的发展空间。
在这里介绍近红外吸收光谱及荧光光谱的两个应用实例。
1．利用近红外吸收光谱测量代谢功能
含氧丰富的动脉血呈鲜红色，相反，缺氧的静脉血则呈暗红色，这是因为氧化血红蛋白质脱氧血红蛋白质的吸收光谱存在微小差别所致，即在600nni～800nto范围氧化血红蛋白质的吸收小而呈鲜红色，而在800nm以上脱氧血红蛋白质的吸收小而呈暗红色，如图4．13所示。
测出两者不同的吸收率就可以知道组织的氧化程度。
因为这些波长带的光渗透长度长，因而激光从体外照射，测得其透射光或反射光（散射光）的光谱强度，就可无侵袭地监视一定深度的体内组织的氧化程度。
目前，脑氧监视装置（称为脉冲测氧计）已经实用化。
若在多点进行这样的测定，就能得到肢体活动与脑部活动对应关系等空间功能信息，因而备受人们的注目。
但是如前所述，因为生物体对光来说是很强的散射体，特别是对于深处组织，信号光变得很微弱，因而信号检测比较困难。
图4．13血红蛋白质的吸收光谱
2．利用荧光光谱确定病变部位
治疗时需要准确地确定病变部位，但是在很多情况下又难以做到，如果在生物体组织上照射激光时病变部位能显示出特有的荧光，那么就能准确地确定病变部位。
摄取光敏感性物质的荧光图像，对癌组织和动脉硬化部位的确定十分有效。
所用的光敏感性物质是NPe6，NPe6I及收峰在662nm处，在670nm处出现峰值荧光，如图4.12所示。
如前所述，。
NPe6易聚积于肿瘤及脂肪组织上，对这些病变组织以662nm的光来激励，因此很容易确定病变部位。
荧光测定的方法是先在静脉注射所需量的NPe6，数小时后。
NPe6从正常组织中排出，但
在病变组织处滞留，半导体激光照射的功率密度约为1mW／era2。
使用CCD摄像机对荧光范围摄影，经过图像处理就可确定病变部位。
利用内窥镜则可进行生物体深处病变部位的观察。
内窥镜可以与前述的PD"r组合使用。
4．3．2激光断层摄影
1．光CT（opticalcomputedtomography）
x射线Cr（computedtomography）是一种典型的生物体断层成像手段，已经实用化。
在身体周围旋转小型x射线源，由检测器阵列测定x射线透射量后进行数字化，再以特定的算法（CT算法）利用计算机求数学解后构成断层像。
CT算法不受信号传输方向的影响。
如以激光代替X射线，使用组织渗透长度长的激光波长，则可以同样的方法得到断层信息。
光CT方法可以无侵袭地得到生理学、生化学信息的图像。
但是X射线在生物体内是直线传播的，而光在生物体内散射十分严重，因此如何从透射光中消除散射噪声是很重要的问题。
如图4．14所示，光从A点入射到生物体内，在点B处观察透射光。
透射光中包含着以下几种成分：
（1）受到散射后在任意方向扩散的成分；
（2）具有较小的散射角且向前传播的成分；
图4．14生物体（散射介质）中的透射光示意图
1一任意方向扩散的成分；2一具有小散射角而向前传播的成分；3一向前散射，以直线传播的成分（近似于直线传播的成分）。
（3）向前散射，以直线传播的成分（近似于直线传播的成分）。
为了确定光程长度必须检出接近于直线传播的透射光成分。
但是以直线传播的透射光强很小，因此如何将这种信号有选择地且高灵敏地检测出来就成为技术关键。
有一种方法是利用直线传播成分比其他成分更快到达检测器的高速时间分解法（时间选通法），它是组合了皮秒或飞秒超短脉冲激光技术与克尔盒（电光效应介质）以及快扫描照相技术来实现的。
另外，还有用针孔限光，通过分割空间识别出直线传播的成分。
但是这些方法
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