激光医学中的组织光学

本文在提出开展“组织光学“研究的重要性之后给出了生物组织光学特性的各项参数，同时简要地介绍了光在组织中传输的理论模型，并评述了当前该领域的主要研究内容。     

生物组织光学及其进展

生物组织光学是关于光辐射与生物组织相互作用学问,是生物医学光子学技术的理论基础。本文从生物组织的光传输模型、特性参数测量方法,成像技术和光谱研究四个方面阐述了生物组织光学的状况及未来发展方向。     

He-Ne激光照射下生物组织光学特性参数的测量

生物组织在He-Ne激光照射下,通过测量组织表面的漫射光分布,利用漫射近似所得到的解析表达式,反演其光学特性参数,可实现光学特性参数的无损测量;通过对牛肌肉、猪肉和鸡肉生物组织的测量,获得了这些组织的吸收系数和有效散射系数.     

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。     

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.     

超声调制的散射光在多层生物组织中的传播

通过Monte Carlo方法研究了经超声场调制的散射光在双层和三层生物组织中的传播规律.给出了超声调制的散射光及其调制深度与介质厚度、吸收系数、散射系数和各向异性因子的关系.Monte Carlo模拟结果表明,经超声调制后的散射光会随着超声区外生物组织的光学参数和组织结构的变化而变化,而调制深度只与超声区的声光特性有关,与超声区外生物组织的光学特性、组织结构等无关,是超声调制光学成像技术最终进行图像处理与重建的关键物理量.     

光学相干层析系统的成像数学模型研究

生物组织样品的光学特性可以由光学相干层析成像系统探测到的后向散射功率确定，文中建立了入射光线在样品介质内的一阶散射数学模型，揭示了样品的衰减系数和后向散射系数与系统探测结果之间的关系。     

生物组织光学特性参数的测量方法研究

为了进一步定量分析激光对生物组织的物理剂量问题,为医疗、军事等领域的相关研究提供理论依据,需要对生物组织光学特性参数进行准确的测量.为此,系统地综述了目前国内外测定生物组织光学特性参数的主流技术和方法,总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺点进行了横向和纵向的对比分析.回顾了大多数仿真及实验的理论基础,同时对该...     

荧光寿命用于生物光学诊断

在发病时或者患病前，人体组织中总会有局部的生物化学变化发生。一些光学方法可以用来研究经过稀释的非散射溶液的生物化学作用，如吸收光谱学、振动拉曼或红外光谱学，或者荧光光谱学等。如果光谱特点与疾病的生物化学特性相关联，而重新发射的光学信号又与光谱特点有关系，那么利用光谱技术就可以对疾病进行快速、经济和无侵害的探测和诊断，事实上，组织再发射的光学信号包含大量的信息。利用疾病的生物化学特性，可将它们用于探测和诊断，因此是研究生物光学诊断的重要动力。1病变组织光谱学1．1吸收光谱学从组织中提取的生物化学化合…     

OCT技术在生物组织中的应用

基于光学低相干反射测量而发展起来的光学相干层析技术（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ,简称ＯＣＴ）是一种新型的成像技术,它能对高散射介质如生物组织实施非侵入性的快速成像,因而在在体生物组织的微结构分析和疾病诊断等方面有重要应用。本文概述了ＯＣＴ技术在生物组织的成像、特性参数测量、双折射特性测量及流体测速等方面的应用情况。     

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...     

生物光子学及其应用

综述了生物光子学的最新进展，详细讨论了生物光子的统计特性、非线性光学特性、光谱分布特性及其弛豫行为，介绍了生物光子学在癌症诊断，食品检测等方面的应用。     

生物组织光学特性参数无损测量实验研究

通过测量生物组织的表面漫射光分布,利用漫射近似得到的解析表达式,反演其光学特性参数,实现光学特性参数的无损测量;用透射法测量了生物组织模拟液Intralipid-10％的散射系数,用其作为验证无损测量的标准。无损法和透射法对同一种样品所测的结果进行了比较,比较结果证明了试验设计的可行性。     

浑浊介质光学特性的激光散斑表征

大气、海水及生物组织等都属于浑浊介质,浑浊介质的光学特性表征是近年来的研究热点.从浑浊介质光散射特性的散斑表征、散斑偏振技术的应用及在医学生物学中的应用三个方面综述了浑浊介质光学特性的激光散斑表征方法及其进展.     

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。     

生物组织的亚扩散散射及其光谱技术的应用

采用Monte Carlo模拟研究了单光纤反射探针的漫反射率,发现小孔径探测器收集到的亚扩散光对散射相函数是敏感的,而散射相函数与生物组织的微观结构有关。研究了一个适用于小孔径测量的半经验漫反射模型,分析了与生物组织微观结构有关的二阶和三阶光学参量对该模型的影响。结果表明,两个高阶光学参量对漫反射的影响具有相反的效果,并且对于光学各向异性的生物组织,这两种影响是不可忽略的。给出了一个简化的半经验模型及其适用条件,这为生物组织散射特性及相关微观结构的在体测量提供了新的技术支持。     

808 nm近红外激光辐照三种不同的离体人组织的光传输特性

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理以及运用生物组织的光学模型 ,研究了 80 8nm激光及其线偏振激光辐照人正常小肠、人正常膀胱和人膀胱癌组织的光学特性。结果表明 ,Kubelka Munk二流模型下 ,人正常膀胱组织与人膀胱癌组织对 80 8nm激光及其线偏振激光的各个光学特性参量均有非常显著的差异 (P <0 0 1)。人正常膀胱组织对 80 8nm激光及其线偏振激光的光学特性参量均有差异 ,其中吸收系数和有效衰减系数有明显差异。人膀胱癌组织对 80 8nm激光及其线偏振激光的光学特性参量均没有显著性差异 (P >0 0 5 ) ,表明人膀胱癌组织对 80 8nm线偏振激光的退偏振较大。人正常小肠组织对 80 8nm激光及其线偏振激光的光学特性参量均有显著性差异 (P <0 0 1) ,表明人正常小肠组织对 80 8nm线偏振激光的退偏振较小。在Kubelka Munk二流模型下 ,80 8nm激光及其线偏振激光辐照三种人组织的光强分布均有明显的不同     

高散射介质参数对超短脉冲激光传输的定量影响

近年来，研究无辐射损伤的生物组织光学成像方法和技术引起了国内外的重视．生物组织是由不同大小、不同成分的细胞组成的高散射介质，光在这种介质中传输时将产生散射和吸收．超短脉冲激光在离散射介质中传输时，将因漫散射使脉冲展宽，这是脉冲光与散射吸收体相互作用的统计反映，因此漫反射、漫透射光中也必然含有介质光学特性的信息．通过研究散射光的时间行为，将可能间接获得介质内部非均匀性的空间位置信息，从而对介质中的散射吸收体（如生物组织中的肿瘤等）成像．红光与辽红外光人射到高散射介质后，在其内部主要以漫散射光的形式…     

有机聚合物点及生物光学应用

近年来，有机半导体聚合物点（Pdots）以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注。聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域，对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要意义。本文简要介绍了聚合物点的发光原理、制备方法、性能表征和修饰策略，总结了聚合物点在生物传感、生物成像以及光治疗应用中的最新研究进展，并分析了聚合物点在生物光学领域面临的挑战及未来的发展方向。     

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。