人肝组织病变及热凝固导致组织光学特性的变化

研究了人肝的病变及热凝固的肝组织对532 nm和1064 nm激光的光学特性的变化。实验采用双积分球测量系统以及运用生物组织的反向倍增(IAD)光学模型。结果表明,正常肝组织对532 nm和1064 nm的吸收系数显著地较肝肿瘤组织要大;正常肝和肝肿瘤组织热凝固后对532 nm的吸收系数都显著地增大,正常肝组织热凝固后对1064 nm的吸收系数显著减小。而肝肿瘤组织热凝固后对1064 nm的吸收系数却显著地增大。正常肝组织对532 nm和1064 nm的散射系数都显著地较肝肿瘤组织要小,正常肝和肝肿瘤组织热凝固后散射系数都显著地增大。正常肝组织对532 nm和1064 nm的各向异性因子都明显地较肝肿瘤组织要大,正常肝和肝肿瘤组织热凝固后其各向异性因子都明显地减小。     

热作用致人前列腺增生组织的光穿透深度变化

为了研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的变化及其差异。采用了双积分球测量系统以及反向倍增法获取组织的光学特性。得到的实验结果为:在20℃~80℃的温度范围内,BPH组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度都是随着激光波长的增大而增大,随着热作用温度的变化而改变的。随着热作用温度的升高,BPH组织对1064nm的光穿透深度的变化显著地较其对532nm,670nm,830nm的光穿透深度的变化都要大得多。其对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的最大值分别在50℃,50℃,50℃和70℃,其值分别为0.404mm,0.539mm,0.699mm和5.917mm;最小值分别在20℃,20℃,80℃和60℃,其值分别为0.251mm,0.449mm,0.621mm和1.542mm。该测量结果可为激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考。     

热作用致良性前列腺增生组织对激光的光穿透深度变化的比较研究

【摘要】 目的 研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532, 670, 830和1064 nm的激光的光学特性的变化及其差异。方法 实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的光学特性。结果 在20℃到80℃的温度范围内,BPH组织对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着激光波长的增大而增大的,其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着热作用温度的变化而改变的,随着热作用温度的升高,BPH组织对1064 nm的光学穿透深度的变化显著地较其对532, 670, 830 nm的光学穿透深度的变化都要大得多(P﹤0.05),其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度的最大值分别在50, 50, 50和70, 70℃,其值分别为(0.404±0.010), (0.539±0.014), (0.699±0.018)和(5.917±0.148) mm,最小值分别在20, 20, 80和60℃,其值分别为(0.251±0.006), (0.449±0.011), (0.621±0.016)和(1.542±0.039) mm。结论 热作用下BPH组织对不同波长的激光的光学穿透深度的变化的测量结果可为的激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考数据。     

离体猪鼻咽组织的光学特性参数测量

利用单积分球技术测定了在He Ne激光照射下离体猪鼻咽组织的反射率和透射率以及准直透射率 ,并应用反向倍加 (IAD)方法间接获得了猪鼻咽组织的光学特性参数。结果表明 ,猪鼻咽组织具有低吸收和强前向散射的特性 ,其吸收系数和散射系数分别为 0 96cm-1和 6 2 7cm-1,散射异向因子为 0 92 ,光学穿透深度为 0 2 4 1cm。这些参数为模拟计算光能流率在人体鼻咽组织中的分布提供了理论数据。     

生物组织光学特性参量的图像测量研究

为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。     

由漫射图像测量生物组织的光学特性

为了获取生物组织的光学特性参量,采用CCD无损测量系统来获得生物组织的漫反射图像,通过数据分析获取组织表面的漫射光分布,首先对具有不同光学特性参最的组织模拟液进行测量,用实验所得数据训练神经网络,并用另一组实验数据对神经网络的有效性和精确度进行了验证,然后对牛肉、猪肉以及人体表皮组织在633nm光照下进行了测量,由经实...     

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.     

强激光对组织热损伤过程的数值模拟与实验研究

强激光作用于生物组织时会产生气化、碳化和熔融等相变热效应，并对组织造成热损伤，据此提出了包含碳化层和生物组织层双层结构、具有两个相间移动边界的激光与生物组织热相互作用数学模型。对数学模型进行了数值求解，得出了组织内部的温度分布，相间边界的温度，相间边界移动速度及碳化层厚度等参数的变化规律，并探讨了它们与激光强度之间的相互关系等问题。数值模拟表明，该光热作用过程分为两个不同阶段：起初的非稳态阶段以及紧接着的准稳态阶段，此时相间边界温度、相间边界移动速度以及碳化层的厚度均为与时间无关的常数。进行了激光生物组织热损伤实验，实验结果与数值模拟结果进行了比较和分析。结果表明，热损伤区大小、碳化层厚度等模拟值能与实验值较好地相符。     

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。     

牛奶光学特性参数的单积分球法测量

设计了单积分球系统测量牛奶光学参数。系统采用自行没计的准直光路以使系统更好地符合逆倍增法(IAD)的模拟边界条件,采取双光路补偿及光源调制的方法以提高系统的测量精度及信噪比。测量得到了脱脂奶、部分脱脂奶和纯牛奶在632．8nm及1064nm处的光学特性参数．与漫射理论计算得到的光径向分布及漫反射系统测量的结果符合很好。     

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。     

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。     

半无限大生物组织中光子分布规律的研究

光子在生物组织中的传播和分布问题, 是影响光动力疗法治疗结果的重要因素之一。本文给出了蒙特卡罗方法模拟半无限大均匀生物组织中光子分布的计算方法和模拟结果, 分析了半无限大生物组织中光子分布规律。结果表明, 生物组织的光学性质强烈影响光在组织中的分布情况。具有低散射系数, 低吸收系数和高各项异性因子的生物组织, 有利于光子深入均匀地分布其中。力图为光动力疗法的临床应用提供了有效的诊断和治疗依据。     

人结肠及结肠腺癌组织的光学穿透深度和光衰减特性

利用反向倍增法（IAD），采用双积分球系统，研究了人正常结肠和结肠腺癌粘膜／粘膜下层以及正常结肠和结肠腺癌肌层／浆膜组织对630nm，680nm，720nm，780nm，810nm，850nm和890nm的钛宝石激光的光学穿透深度和光衰减特性。结果表明，正常结肠和结肠腺癌粘膜／粘膜下层以及正常结肠和结肠腺癌肌层／浆膜组织的光学穿透深度和总衰减系数都是随着激光波长的变化而变化的。正常结肠和结肠腺癌粘膜／粘膜下层组织的光学穿透深度的最大值都在890nm，其值分别为0．517cm和0．348cm；最小值都在680nm，其值分别为0．232cm和0．209cm。正常结肠和结肠腺癌肌层／浆膜组织的光学穿透深度的最大值都在890nm，其值分别为0．575cm和0．433cm；最小值都在680nm，其值分别为0．277cm和0．260cm。正常结肠和结肠腺癌粘膜／粘膜下层组织的总衰减系数的最大值都在890nm，其值分别为215cm^-1和229cm^-1；最小值都在780nm，其值分别为187cm^-1和209cm^-1。正常结肠和结肠腺癌肌层／浆膜组织的总衰减系数的最大值都在890nm，其值分别为213cm^-1和231cm^-1；最小值都在680nm，其值分别为193cm^-1和204cm^-1。     

Ar+激光辐照下离体猪鼻咽组织的热响应特性

为了获得用于鼻咽癌(NPC)光活检的Ar^ 激光对鼻咽组织的安全光剂量阈值，实验测定了离体猪鼻咽组织在Ar^ 激光辐照下不同位置的温度分布，重点研究了辐照功率密度和波长对组织中温度分布的影响。实验结果表明，组织中的温度分布与探测位置、激光波长以及激光辐照功率密度有关。在同一波长激光辐射下，组织中的温度随着辐照激光功率密度的增大而增大，当辐照功率密度达到1．85W／cm^2时，鼻咽组织黏膜下层的温度可超过41．5℃；在相同功率密度激光的辐照下，波长为514．5nm的激光照射鼻咽组织时的光热效应较488nm波长明显。