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。     

组织光透明技术在骨透明化中的生物医学成像应用与展望

近年来组织光透明技术的飞速发展,为现代骨科临床基础研究带来了新的契机.组织光透明技术主要通过多种物理、化学手段,降低组织的光散射和光吸收,使光能在组织中更好地传播,从而增加光学成像的深度和对比度.结合多种荧光标记策略,实现更深层、更高分辨的骨组织及三维空间微结构信息,为突破骨这种高散射组织及骨疾病的分子影像学研究带来新...     

激光扫描共聚焦技术在近红外荧光成像中的应用

为实现高信噪比(SNR)的深层生物组织成像,结合了激光扫描共聚焦成像技术和近红外(NIR)荧光成像技术,根据近红外荧光成像要求设计了一套激光扫描共聚焦近红外荧光成像实验系统,对注入近红外荧光染料LDS925小鼠的尾部成像后获得了小鼠尾部近红外荧光图像和近红外共聚焦荧光图像。实验结果表明小鼠尾部近红外共聚焦荧光图像信噪比显著优于小鼠尾部近红外荧光图像,采用均方差和峰谷(PV)值进行评估时,近红外荧光成像荧光信号强度分布的均方差值和PV值分别为864和102;共聚焦荧光成像的荧光信号强度分布的均方差值和PV值分别为1459和255;进一步表明激光扫描共聚焦成像技术在近红外荧光成像中应用是可行的,可以实现深层组织的高信噪比共聚焦成像。     

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。     

血管内光声-超声-光学相干层析-光声弹性多模态成像方法及系统

识别动脉粥样硬化斑块的易损性是防治急性冠状动脉疾病的重要途径。纤维帽厚度、脂质核心大小、管腔狭窄程度和管腔的力学特性是评估斑块易损性的关键参数。然而,单一模态的血管内成像技术难以通过一次成像获取用于评估斑块易损性的全面信息。本团队通过复用光路和声路,将血管内超声成像（IVUS）和血管内光学相干层析成像（IVOCT）与血管内光声成像（IVPA）、光声弹性成像（IVPAE）有机结合到一起,开发了一种血管内光声-超声-光学相干层析-光声弹性四模态一体化成像探头及成像系统。该一体化成像探头的成像直径仅为0.97 mm,光学相干层析、光声、超声模态的横向分辨率分别为20.5、61.3、122.2μm,纵向分辨率分别为15.8、57.4、72.5μm。离体模拟样品和兔腹主动脉的在体成像实验验证了血管内四模态成像能够提供血管壁的宏观和微观结构信息,同时能够特异性识别脂质成分和反映脂质斑块的弹性力学信息。该一体化探头可一次性获取血管内斑块的多物理影像特性,有望为动脉粥样硬化斑块的深入理解和诊治提供新型的介入成像方法和工具。     

多种光声成像方法研究

阐述了光声成像的基本原理,综述了现有的几种光声成像方法、原理及成果。介绍了国内外多个研究小组在光声成像领域所取得的一些成果,主要包括:用超声探测器记录光声信号的滤波反投影算法光声成像;超声探测器结合声透镜的傅里叶方法;用探测光做载波调制光声信号,将光声信号转化为光信号,经光学系统解调,将样品像显示在CCD摄像机上的实时光声成像等。对比了几种光声成像方法,并提出了一些光声成像的新思路。     

光声技术在脑组织成像中的应用（特邀）

基于激光诱导超声机制的光声成像技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性,能无标记、非侵入反映生命体内源性吸收物质的分布,适合啮齿类动物模型全脑的即时成像。为了证明光声技术在脑科学研究和脑疾病监测中的应用,搭建了光声显微成像系统,其空间分辨率可达几十微米,有效成像深度可达1 mm以上,并以APP/PS1转基因阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease, AD）模型小鼠和野生型WT小鼠为研究对象,从脑组织切片、离体全脑和活体全脑三个层面探究了光声成像在表征AD鼠和WT鼠脑结构变化和血管网络的能力,证明了光声技术在研究脑疾病发展过程中监控脑结构变化和脑血管网络特征的巨大潜力,可以为诸多脑科学研究和神经退行性疾病发展机制提供更深入的见解。     

光学多普勒无创血流测量技术的发展与现状

基于光学多普勒效应的无创血流测量技术具有实时性、无需介质、非侵入式等性质,在临床医疗等领域存在着极大价值与应用前景。目前光学无创血流测量技术主要有激光多普勒血流测量技术、光学相干层析多普勒成像技术和光声多普勒血流测量技术。对这3种技术进行了原理分析,简述了其研究现状,并对这些新型技术的未来和发展进行了展望。     

用于皮肤影像诊断的光学成像方法

皮肤影像学是利用现代成像技术手段对皮肤病进行无创、原位、动态、实时诊断的一门新兴技术学科。在过去十几年里作为医学影像学分支的皮肤影像学取得了长足的进步,包括皮肤镜等多种光学成像技术已经被广泛应用于临床疾病诊断。主要介绍了皮肤镜、皮肤共聚焦、多光子成像、光学相干层析成像以及光声成像等技术在皮肤影像学中的发展和应用。这5种技术能够实现原位、在体、实时的皮肤成像,可对可疑部位进行重复检查,并能不同程度地实现皮下组织的无损成像,为临床诊断提供了客观的评价依据。不断发展的皮肤影像学,与皮肤组织病理学相互促进、相互补充,势必将带动现代皮肤病学的飞跃发展。     

基于Labview的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于Labview软件平台的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,并调用Matlab程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。实验表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

二元光学技术在激光成像雷达扫描器上的应用

激光扫描技术是在巡航导弹制导中应用的CO2激光成像雷达的关键技术之一.研制了圆盘型反射式位相计算全息光栅扫描器,扫描角度范围为10°×2°,分辨率为64点/行,衍射效率为27.6%.结合CO2激光成像雷达的特点及目前对二元光学技术理论和加工工艺的研究,提出:目前的二元光学技术,特别是多重掩模蚀刻工艺的发展,可使计算全息光栅扫描器成为解决CO2激光成像雷达扫描技术的有效途径.     

激光散斑衬比血流成像关键技术及应用研究进展

激光散斑衬比血流成像（LSCI）是一种利用激光散斑强度的时空统计特性来实现活体组织血流监测的全场光学成像技术,在临床诊断和生命科学等研究领域具有重要的应用价值。本文在介绍LSCI基本原理的基础上,重点对高信噪比LSCI、高分辨率LSCI、高精度LSCI、大成像深度LSCI和新型LSCI系统等关键技术及其应用的研究进展进行综述。首先,综述了各向异性滤波、特征值分解和变换域滤波的高信噪比LSCI技术,并总结了以运动伪影校正、失焦模糊校正和非均匀光强校正为目标的高分辨率LSCI技术的研究现状;然后,以实现高精度LSCI为目标,从静态散射光校正、定量LSCI技术和新型散斑衬比成像算法等方面阐述了高精度LSCI技术的研究进展;最后,总结大成像深度LSCI技术的发展现状与进展,介绍新型LSCI系统及其应用的最新研究成果,并对LSCI技术未来的发展方向和应用功能拓展进行总结和展望。     

基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,由LABVIEW调用MATLAB程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。结果表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

近红外光谱技术在激光热疗监测中的应用研究

针对激光热疗中生物病变组织光学参数随温度变化的特点,将近红外光谱技术应用于激光诱导肿瘤间质热疗疗效监测,在线检测激光作用后生物病变组织的温度与光学参数的变化趋势,以此来对疗效进行评估。基于监测原理分析,设计实验系统,以肝癌小鼠皮下移植瘤为实验对象,研究不同激光功率和作用时间下,生物病变组织约化散射系数和温度的变化,并利用核磁共振成像技术对移植瘤术前、术后的影像进行对比。实验结果表明:病变组织的约化散射系数在激光热疗过程中呈上升趋势,起始阶段上升较快,达到一定数值后趋于稳定,整体变化趋势与温度变化趋势比较吻合,核磁影像对比也证实了治疗效果。因此,通过近红外光谱技术监测激光热疗中病变组织约化散射系数的变化可有助于指导临床激光热疗。