全息技术简介及其在医学上的相关应用

全息照相术与一般照相不同,照相是记录物体信息的一种技术,一般是将物体通过透镜成像在底片上,底片乳胶只记录光强,而不能记录相位,因而失掉了三维特征。而全息照相底片上不只记录光强,也记录相位,也就是记录物的全部信息,所以称为全息。全息照相和一般照相具有相同之处,即同样是记录物体信息的一种手段,但又有所不同,其特点如下:

因为全息照相记录的是物体的光波,而不是物体的像,因而用这种底片来观察物体时,可以变换视点来改变观察方向,亦即可以从不同的位置来考察物体。观察方向只受到照片尺寸大小的限制。

全息照相不需要透镜,但需要一个参考波源,如果参考波和再现波采用不同的波长,那么还可以具有放大或缩小的功能。

全息照相具有深度效应。如变换观察方向时,后面部分可被前面部分遮挡,远处物体随着观察者运动而近处的不动,闪光忽隐忽现等。

普通照相底片能直接看出物体的形状,而全息照相由于在激光照射下,记录的是干涉图样,所以在普通光线下观察时,看不到什么物体,而只是灰色的一片,要想见到展现物,必须用再现光照射。

全息片记录的是干涉条纹,对底片的分辨率要求较高。因此,稍有振动,就会使照片模糊,故必须采取严格的防震措施。 普通相正负片的结果正好相反,而在全息照片中,不论正片还是负片结果一样。

眼全息照相实验装置简图。激光由半反镜分成两束,一束为球面波参考光,另一束通过纤维光束,以球状通过接触镜进入眼球,眼球各部分的反射光和慢射光由瞳孔中央部6mm直径处射出,经投影透镜作为物波记录在全息底版上。重现象可观察晶体表面、虹膜和视网膜。这样就能用一张全息照片对从晶体到网膜的眼球各部分自由地进行三维检测。

利用全息可以拍到活体眼的角膜、晶状体和视网膜相片,从而对眼的各层介质进行活体观察,这是用其它方法难以办到的眼全息图,亦可表示出眼内的异物的大小、形状和位置。

此外,利用激光全息二次曝光法,可对人体各部分进行三维记录。而根据再现图上的干涉条纹又可以测量人体器官的变形、内力和振动等。用全息测量矫形手术,前 后股骨的髌骨端的变形,以使人工髋关节的形状达到最佳程度,还可利用二次曝光法分析人体胸廓的变形,以寻找癌变部位和大小,也可对眼底的微循环进行研究, 利用超声全息技术,可以获得一般照相技术无法得到的体内器官全息像。由于超声的无损性,因而这一方法被认为是探测人体内脏器官和胎儿的最佳方法。

全息技术简介及其在医学上的相关应用