头发作为人体健康诊断最理想的活体材料之一,对其所含元素的追踪检测能客观反映人体中各类元素的含量与代谢情况,在人体营养检查、疾病预防及生活环境监测等方面均具有重大意义。传统的元素检测方法存在制样复杂、耗时长等问题,难以实现人发中元素含量的快速检测。近年来,激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS）凭借其制样简单、快速、微损、多元素同时分析等优势,逐渐成为生物医学检测领域的研究热点。然而,LIBS技术对头发的直接检测存在基体效应、标准样品难以获得、微量元素谱线信号弱等问题,导致其定量分析灵敏度低与准确度低。为此,本文提出超声辅助碱溶法结合LIBS技术（Ultrasoundassisted alkali dissolution combined with LIBS,简称UAAD-LIBS）和标准参考线法结合自由定标LIBS法（Calibration-Free LIBS,简称CF-LIBS）两种方法,分别对头发中微量元素与常量元素进行快速、精准的定量分析。主要成果和创新点如下:（1）针对LIBS直接检测头发中的微量元素存在谱线信号弱、定量灵敏度低的问题,采用操作简单、低成本的UAAD预处理方法提高LIBS对头发中微量元素的检测灵敏度。使用超声辅助溶解结合固-液-固相转换法制样,研究头发在三种不同溶液（强碱、强酸、去离子水）中溶解后,头发中Zn、Cu元素的定量分析效果。其中UAAD-LIBS法定量效果最佳,对Zn和Cu元素的检测极限分别可达0.3517μg/g和0.0146μg/g。进一步对比电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）对三个真实头发样本的定量结果,Zn和Cu元素的定量相对误差分别小于7.6%和4.9%。实验结果表明,UAAD-LIBS方法具有较高的检测灵敏度和准确度,是一种有效测定头发中微量元素的方法。（2）由于LIBS直接检测头发时标准样品难以获得,采用CF-LIBS对头发进行无标样定量分析。进一步针对头发的LIBS光谱中元素谱线少,导致无法直接使用CF-LIBS测定头发中常量元素的问题,采用标准参考线法结合CF-LIBS对头发中Ca/Na和Mg/Na的相对含量进行计算。由于头发与指甲的结构与成分相似,将此方法应用于指甲的元素检测进行验证。最后将定量结果与ICP-OES的检测结果进行对比,指甲与头发中的Ca/Na和Mg/Na含量的相对误差均小于10%。结果表明,标准参考线法结合CF-LIBS可对头发中常量元素进行快速准确的检测。（3）已有研究表明,通过LIBS技术对血液的快速检测可实现肿瘤的初步诊断。在前文研究基础上,本文初步探索了LIBS对头发的检测应用于鼻咽癌鉴别的可行性。通过使用自动对焦系统采集鼻咽癌患者及健康对照组的头发LIBS光谱,然后采用主成分分析分别结合K邻近算法、支持向量机算法模型对元素光谱数据进行分类识别,其准确率分别达到92.75%和93.20%,该LIBS人发检测结果可为疾病的初筛提供参考。综上所述,本文分别通过UAAD-LIBS与标准参考线法结合CF-LIBS方法对人发中微量元素与常量元素进行快速定量分析,有效改善了LIBS人发定量分析技术的准确度与灵敏度,并将LIBS人发检测初步应用于鼻咽癌分类识别研究中,结果表明LIBS对人发的检测应用于疾病诊断具有可行性。