第三节　吸收

吸收是部分光能转换成热运动或者吸收材料分子的某种振动。在生物医学光子学领域，吸收过程对诊断和治疗的应用研究至关重要。

介质的吸收率被定义为吸收强度与入射强度之比。一个完全透明的介质允许光通过而不吸收，即从这个介质中进入的总辐射能量与出射能量相等。在生物组织中，对可见光来说角膜和晶状体被认为是高透明度的。相反，使入射辐射几乎降为零的介质称为不透明的介质。

如果物质对一定光谱范围内的所有波长的强度衰减程度相似，这个物质就呈现一般吸收。在可见光的情况下，这种物质在我们的眼睛中呈现为灰色。而选择性吸收是指对特定波长的吸收比对其他波长的吸收强。颜色的存在实际上产生于选择吸收。通常，体色和表面颜色是有区别的。一般来说体色是由能穿透物质一定距离的光产生。在反向散射时，只在选定波长被部分地吸收之后光才能从表面向后偏离和逃逸。相反，表面颜色来自表面本身的反射。它主要取决于反射比，这与入射辐射的波长有关。

介质吸收电磁辐射的能力取决于许多因素，主要是其原子和分子的电子结构、辐射波长、吸收层厚度和温度或吸收剂的浓度等内部参数所决定的。朗伯定律和比尔定律是两个经常用到的定律，他们分别描述的是厚度和浓度在吸收上的效应。表示为

也可以表示为

式中，∈_λ为波长为λ时的摩尔伸长系数，单位为cm²/mol：a为吸收体的物质的量浓度，单位为mol/cm³：z为厚度，单位为cm；u_a为吸收系数。摩尔伸长系数∈λ（=u_a/a）是对“吸收能力”的测量。

因为两个定律描述吸收的同一特性，所以它们也称为朗伯-比尔定律。

在生物组织中，吸收主要由水分子和蛋白质以及色素等大分子引起。而在光谱红外区的吸收主要是水分子引起的，蛋白质和色素主要吸收光谱的紫外和可见光。

光的吸收可以用在以下方面：

特殊波长中分子能量跃迁已经有很好的定义，可用于分子光谱特性研究。

能量的吸收式治疗过程中激光对生物组织产生物理效应的主要机制。

思考题：如何在皮肤检查中消除光的散射与折射？

为了提高皮肤检查的准确度，学者们开始研究如何把照射到皮肤上的光进行滤过，消除其散射和折射，从而研制出皮肤镜，提高了皮肤科医生对各种皮肤疾病的诊断与疗效判定。

1.皮肤镜的基本原理　在皮肤镜图像观察过程中，如何处理好一些与光学特性有关的因素，与皮肤表面光的反射系数、表皮、真皮的光吸收系数和皮肤各层的光散射系数与厚度等问题，是直接关系到能否有效地观察皮肤形态结构与特征的关键。现有皮肤镜浸润法与皮肤镜偏振法二种，有效地排除了皮肤表面反射光的干扰，可直接从水平面对皮肤表面进行二维图像观察，它模拟肉眼观察模式，获得许多肉眼无法看到的形态特征，不但观察视野大，且能连续变倍放大，还可反映出在表皮中的病理影像全貌。

皮肤镜是一种观察活体皮肤表面以下微细结构和色素的无创性显微图像分析技术。它可以观察到表皮下部、真皮乳头层和真皮深层等肉眼不可见的影像结构与特征，这些特征与皮肤组织病理学的变化有着特殊和相对明确的对应关系，根据这些对应关系确定了皮肤镜诊断的敏感性、特异性。既往对色素性皮损主要依赖医生肉眼诊断，大多数较盲目地进行活检或直接外科手术切除而造成很多不必要的创伤，而在没有确切诊断良性或恶性肿瘤之前，手术范围较难确定，对于多发色素性皮损很难做到逐一活检，更严重的是恶性黑素瘤活检易发生淋巴和血行转移或因手术范围小而复发等危险，无疑影响预后和增加死亡率。皮肤镜可以区分色素或非色素性皮损，哪些皮损可疑需要做病理活检，或对较大皮损的可疑点进行定位，保证了手术切除部位的准确性，较大减少盲目手术的切除率，在临床上有重要意义，可作为临床上诸多疾病的筛选和诊断的有效工具。

2.皮肤镜图像特征

（1）颜色特征：在皮肤镜在观察中，黑素、血管、角质细胞和组织退化的密集程度与解剖位置的不同呈现不一样的颜色。

（2）形态特征：主要有色素网、斑点、小球、分枝条纹、伪足、辐射纹、无结构区、退化区、大斑点、蓝白幕、粟丘疹状囊肿、粉刺样开口、脑回样形态、指纹状结构、蛀虫啃噬状皮周、叶状区、轮辐射状、蓝灰色卵形结构、蓝灰色小球群等。血管结构，包括豆状、点状、树枝状、环状、发卡状、线状、球状、冠状、红白区域等形态血管。这些形态特征在区别良性和恶性皮损中有重要意义。