整体器官的光透明成像方法综述

现代光学成像技术与荧光标记技术不断发展,为高分辨地获取生物组织三维结构信息提供了重要的工具。然而,大多数生物组织具有不透明特性,限制了光在组织中的穿透深度,进而限制了光学成像技术在大组织或整体器官成像中的应用。近年兴起的组织光透明技术通过多种物理、化学手段降低组织对光的衰减,增加光穿透深度,从而提高光学成像的成像深度与成像质量,为整体组织器官的三维成像提供了全新的思路。本文从离体组织光透明方法、大组织器官标记方法、三维整体成像技术三个方面,对整体器官的光透明成像方法进行综述。     

光声成像技术在生物医学中的研究进展

简要介绍了生物医学中的光声成像技术机理,总结报道了国内外几种典型的光声成像方法和光声图像重建算法的发展历程及其最新进展,指出该技术是一种很有应用前景的医学检测方法。     

不同结构生物组织光透明作用比较

为了了解生物组织不同结构对光透明进程的影响,利用光相干断层成像术(OCT)和近红外光谱(NIR)对肌肉组织(猪骨骼肌)和上皮组织(猪胃黏膜)经丙三醇处理后的光透明效果进行了比较研究。结果表明,这两种组织的光相干断层成像术成像深度和内层次结构的成像对比度均得到改善;肌肉组织和胃黏膜组织的光透射率分别增加了21%和16%,而漫反射率分别降低了33%和21%;这两种结构组织的光透明效果(肌肉组织较好)和进程(肌肉组织较快)与各自的失水率和失水动力学成正相关,肌肉组织失水过程为先快后慢;胃黏膜组织的失水过程为先慢后快;肌肉组织的总失水率大于胃黏膜组织。这表明结构不同的生物组织的光透明效果存在差异,必须考虑其内部结构的影响。     

近红外反射光谱研究光透明剂渗透特性对胃组织光学透明的影响

为了解高渗溶液渗透特性对生物组织的光学透明进程的影响，探索光透明剂的安全有效浓度，用近红外反射光谱和相干光断层成像(OCT)研究了两种光透明剂丙三醇(甘油)和二甲亚砜(DMSO)以及二者的混合溶液[体积分数为80％的甘油水溶液，50％的DMSO水溶液，50％的甘油 20％的DMSO水溶液(GD1)和50％的甘油 30％的DMSO水溶液(GD2)]对胃黏膜组织的光学透明作用。结果表明，这四种溶液都能显著增强近红外光在胃黏膜组织中的穿透能力，光学透明的能力由低到高依次为体积分数为50％的DMSO，80％的甘油，GD1和GD2。发现生物组织光透明进程的快慢和效果与光透明剂的渗透所导致的组织的失水速率和程度成正比。     

新出现的光生物医学成像技术

光生物医学成像研究人员正在追求一个梦想，即不久将来的某天，他们将开发出一种非侵入性方法，使医生能用光探入人体内部。通过分析光与组织的反应形式，这些“光学体扫描仪”将帮助医生诊断诸如肿块之类的疾病，并确定其是恶性还是良性。尽管一系列给人印象深刻的技术已能对人体的某些部分成像，其中包括x射线成像、计算机层析X射线摄影法（CT）、磁共振成像（MRI）、超声及放射性同位素成像，但它们仍有其局限性：·x射线或其它已建立的技术不能准确探测初期的肿块，这时它们很小，而且容易处理。x射线同样不适于对年轻、厚实的胸部成…     

生物组织的光声成像技术及其在生物医学中的应用

简要介绍了光声成像技术的基本原理,采集系统和成像算法.重点阐述了光声成像技术在肿瘤的早期检测和疗效监测,脑成像和脑功能监测以及临床血管监测等生物医学领域的应用.对光声成像技术应用前景进行了展望.     

光学成像技术在光动力剂量监测中的应用进展

光动力疗法(PDT)作为选择性治疗恶性肿瘤和良性疾病的精准靶向疗法,已获得了广泛的临床应用。如何利用先进的光学成像技术实现对PDT剂量的实时监测,是开展PDT个性化精准治疗的理论基础。本文介绍了PDT治疗过程中光敏剂、氧、单线态氧以及血管响应等所需监测的4个重要参量,重点总结了用于实时监测PDT参量的光学成像技术,并比较分析了这些技术的优势和局限性,最后讨论了光学成像技术在PDT临床转化应用中面临的挑战。     

光学相干层析成像技术确定组织光学特性

光学相干层析成像(OCT)是近年来发展较快的一种新型成像技术,能对生物组织内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像,具有快速、非侵入及高分辨率等特点,在体生物组织微观结构分析和疾病诊断等方面具有重要的应用价值.综述了采用光学相干层析成像技术确定生物组织光学特性的研究.     

单探测器偏振相干层析的生物组织成像

主要研究了基于单探测器的偏振光学相干层析技术(PS-OCT),探索并验证其定性检测生物组织双折射性质的能力.论述了单探测器PS-OCT系统检测组织双折射性质的理论,并利用Monte Carlo方法模拟了双折射对Stokes矢量分布的影响.在此基础上,搭建了单探测器PS-OCT系统,系统的纵向分辨率可达10μm.利用该系统对牛软骨组织进行成像实验,获得反映牛软骨双折射性质的组织图像,理论和实验结果均表明,基于单探测器的PS-OCT系统可以检测组织双折射件质的变化,能够应用于医学诊断组织病变.     

光外差宽带频率响应的测量

本文介绍了一种利用光外差技术测量光电探测器超宽带频率响应的方法,讨论了测量系统所应满足的测试条件,给出了利用CO_2激光器组成的测量系统对HgCdTe光电二极管频率响应的测量结果,并对此测量方法的独特之处进行了分析讨论。     

Automatic Vision-Based Optical Fiber Alignment Using Multirate Technique

Automatic optical fiber alignment is the key to reducing the cost of the packaging process for the manufacturing of fiber-optic devices. This paper develops a vision-based active optical fiber alignment technique for coarse positioning using a piezoactuated moving platform that is controlled to reduce the alignment difference to within a certain degree. To overcome the adverse effect of the delay time between the motion control system and the vision system, the methodology based on the multirate control scheme is presented. Experimental results verify the effectiveness of the proposed approach.      

Optical Millimeter-Wave Signal Generation Using Frequency Quadrupling Technique and No Optical Filtering

This letter demonstrates a novel method to generate high-purity optical millimeter-wave signals with carrier suppression by using a frequency quadrupling technique. To the authors' knowledge, this is the first time that a frequency quadrupling system requires only a single integrated Mach-Zehnder modulator without a narrowband optical filter to remove undesired optical sidebands. Since no optical filter is needed, fast frequency tuning is straightforward and this approach will be particularly attractive for optical up-conversion in wavelength-division-multiplexing radio-over-fiber systems. This letter provides both theoretical analysis and experimental demonstration. The generated optical millimeter-wave signals have very high quality with an optical carrier and harmonic distortion suppression ratio of more than 38 and 36 dB at 40 and 72 GHz, respectively.     

采用空间分辨漫反射测定胃组织光学特性

研究了人正常胃黏膜及黏膜下层组织对488 nm,514.5 nm,532 nm,630 nm和632.8 nm的激光的光学特性及其差异,实验采用空间分辨反射光和CCD探测器以及非线性拟合确定组织光学特性。结果表明,人正常胃黏膜及黏膜下层组织对五个波长的激光的吸收系数、约化散射系数、光学穿透深度、漫射系数、漫反射率和漫反射率的位移都是随着激光波长的变化而变化的。其吸收系数的最大值在532 nm,其值为0.482 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为0.224 mm-1,最大差异在532 nm和632.8 nm之间,其值为115%,最小差异在488 nm和532 nm之间,其值为1.90%。其约化散射系数的最大值在488 nm,其值为5.93 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为3.87 mm-1,最大差异在488 nm和632.8 nm之间,其值为53.2%,最小差异在514.5 nm和532 nm之间,其值为3.25%。其光学穿透深度的最大值在632.8 nm,其值为0.612 mm,最小值在488 nm,其值为0.341 mm。其漫射系数的最大值在632.8 nm,其值为0.084 mm,最小值在488 nm,其值为0.055 mm。其漫反射率的最大值在630 nm,其值为0.356,最小值在532 nm,其值为0.271。其Δx的最大值在632.8 nm,其值为0.153 mm,最小值在488 nm,其值为0.100 mm。可见,人正常胃黏膜/黏膜下层组织对五个波长的激光的光学特性参数存在明显的差异。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

在详细分析频率分辨光学开关法(FROG)的基础上,对几种类型的FROG迹线进行了模拟,并运用Matlab软件编制程序还原出脉冲信息。用二次谐波型频率分辨光学开关法(SHG-FROG)测量了KLM钛宝石激光器的输出脉冲,并运用算法进行了处理,得到脉冲的振幅和相位信息,与干涉自相关法的测量结果一致。