从眼科检查到血液检查和外科手术:医生如何利用光来诊断疾病

科技作者 / 花爷 / 2026-04-28 17:20
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    这是我们“光与健康”系列的下一篇文章我们观察光线如何以有时令人惊讶的方式影响我们的身心健康。阅读本系列的其他文章

  Doctor shining light straight towards you

  这是我们“光与健康”系列的下一篇文章我们观察光线如何以有时令人惊讶的方式影响我们的身心健康。阅读本系列的其他文章。

  你感觉不舒服。你整个星期都头痛得厉害,头晕,还把前几顿饭都吐了。

  你去看你的全科医生,得到一些答案,坐下来让他们用光照着你的眼睛,要求做血液检查,并要求做一些医学成像。

  你的全科医生所做的一切都依赖于光。这些只是对我们如何诊断疾病产生巨大影响的一些光学技术。

  即时诊断允许医生在现场对患者进行检测,并在几分钟内得到答案,而不是将样本送到实验室进行分析。

  你的全科医生用来观察你眼睛内部的“手电筒”(称为检眼镜)就是一个很好的例子。这可以让医生检测到眼睛里异常的血流、角膜(眼睛最外层的透明层)的变形,或者肿胀的光盘(眼睛后部的一个圆形部分,神经连接大脑的地方)。肿胀的椎间盘是头部内压力升高的迹象(或者最坏的情况是脑瘤),这可能会导致头痛。

  激光和led的发明使得许多其他的微型化技术可以在床边或诊所而不是在实验室提供。

  脉搏血氧仪就是一个著名的例子,在你的手指上附着一个夹子,报告你的血液氧合情况。它通过测量含氧和缺氧血液对不同颜色的光的不同反应来做到这一点。

  脉搏血氧仪在医院(有时在家里)用于监测你的呼吸和心脏健康。在医院里,它也是检测婴儿心脏缺陷的重要工具。

  Pulse oximeter on finger of hospital patient, person holding patient's hand

  现在,回到血液测试。分析你的少量血液可以诊断许多不同的疾病。

  一种被称为自动“全血细胞计数分析仪”的机器可以检测你的健康状况。这台机器引导聚焦光束穿过装在小玻璃管里的血液样本。它计算血细胞的数量,确定它们的特定类型,并报告血红蛋白(红细胞中的蛋白质,在你的身体中分配氧气)的水平。几分钟内,这台机器就能提供你整体健康状况的快照。

  对于更具体的疾病标志物,血清是通过一种叫做离心机的旋转仪器从较重的细胞中分离出来的。然后将血清暴露在特殊的化学染色和酶分析中,根据是否存在可能是疾病征兆的特定分子来改变颜色。

  这些颜色的变化是肉眼无法察觉的。然而,一种叫做光谱仪的仪器发出的光束可以检测到血液中微量的这些物质,并确定疾病的生物标志物是否存在,以及存在的水平。

  Gloved hand holding tube co<em></em>ntaining blood sample, more tubes in rack in background

  我们再看一遍你的全科医生给你开的那些医学图片。光纤技术的发展,使高速数字通信(如NBN)的转变而闻名,它使光能够进入人体。结果呢?高分辨率光学成像。

  一个常见的例子是内窥镜,末端有一个微型摄像头的纤维被插入身体的自然开口(比如你的嘴或肛门)来检查你的肠道或呼吸道。

  在腹腔镜手术(也被称为锁眼手术)中,外科医生可以通过微小的切口插入同样的技术,在视频屏幕上观察身体内部,以诊断和治疗疾病。

  Endoscope tube

  纳米技术的进步以及对光与人体组织之间相互作用的更好理解,正在导致新的基于光的工具来帮助诊断疾病。这些包括:

  纳米材料(尺寸极小的材料,比人类头发丝的宽度还小几千倍)。它们被用于下一代传感器和新的诊断测试

  指甲大小的可穿戴光学生物传感器可以安装在手表、隐形眼镜或指套等设备中。这些设备可以对汗液、眼泪和唾液进行无创的实时测量

  人工智能工具分析血清如何散射红外光。这使得研究人员能够建立一个全面的分散模式数据库来检测任何癌症

  一种称为光学相干断层扫描的非侵入性成像,用于对眼睛、心脏和皮肤进行更详细的成像

  光纤技术将一个微小的显微镜放在针尖上送入人体。

  因此,下次你去看全科医生时,他们会进行(或安排)一些检查,很可能其中至少有一项检查依赖于光来帮助诊断疾病。

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