不同深度的光声层析成像

光声成像结合了组织纯光学成像和组织纯声学成像的优点,是一种有潜力的无损伤的医学成像技术。本文利用一体化快速光声成像系统,实现了不同深度的模拟样品的光声像。研究结果表明,随着吸收体的深度的增加,激光和超声的强度衰减,其重建图像的强度逐渐减少。系统的横向分辨率为0.5mm,光声采集成像时间为5s。该一体化快速成像系统与现有的方法比较,具有快速方便等特点,有望成为一种组织功能在体成像的新方法,并发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

不同扫描角度下的光声层析成像

光声成像结合了组织纯光学成像和组织纯声学成像的优点,是一种有潜力的无损伤的医学成像技术。本文利用单元探测器对组织进行了90°、120°、150°、180°和360°的旋转扫描,由仿真和实验结果表明,探测器扫描的角度越大,其成像效果越好。     

光声成像在生物医学研究中的应用进展

光声成像是一种同时拥有丰富对比度、高空间分辨率和大穿透深度等特点的新型多功能影像技术.其最突出的特征是能够利用生物分子如血红蛋白、脂类、黑色素、胶原蛋白和水的光学吸收差异来表征生理学特性,呈现不同信号源的多对比度清晰图像以揭示组织的解剖结构、功能、代谢和组织学信息.同时,利用外源性对比剂分子可进一步增强图像信噪比和成像深度,特异性成像体内某些低吸收组织器官如淋巴系统、膀胱、肠道,促进疾病的精准诊断或追踪深部组织的生物活动如免疫反应等.光声成像实际上可称为光声分子成像,目前已广泛应用于生物医学研究,但尚缺少系统的总结.该文分别从无标记光声分子成像和有标记光声分子成像两方面回顾典型的应用案例和最新进展,并展望其临床转化前景.     

北大科研团队提出纯光学超声探测新方法

正北京大学工学院生物医学工程系李长辉课题组近日提出了纯光学的超声探测新方法,并基于该方法成功实现了活体动物高分辨率光声成像。此研究对光声探测方法的推广及其在生物医学上的应用具有积极意义。李长辉课题组经过长期研究,提出了"基于偏振光反射的探测方法",其原理是探测在透明棱镜     

基于光声、热声技术的脑组织结构及功能成像

根据不同组织的光及微波吸收差异，利用光声成像在体观测了小鼠脑皮层血管的分布结构，对由外部针刺所致的脑损伤及脑皮层出血进行高分辨的成像，并利用血管光声信号的强度反映血容量的变化，实现光声脑缺血检测．应用热声成像对小鼠脑部金属异物进行定位检测，结合光声脑皮层血管损伤成像，实现快速异物定位及组织损伤检测双结合的功能成像．实验结果表明光声、热声成像既能显示生物组织的形态结构，又能进行组织内部异物的检测，有望发展成为新型的脑功能成像技术．     

铋基纳米材料在肿瘤诊治和抗菌中的应用进展

随着纳米技术的快速发展，纳米材料作为新型生物材料在生物医学领域表现出独特的优势，受到研究人员的广泛关注。铋基纳米材料因其良好的生物相容性和优异的光学等物理化学特性，在肿瘤诊治和抗菌等生物医学领域的应用已被广泛研究和报道，并展现出广阔的应用前景。简要综述了生物医用铋基纳米材料在计算机断层扫描成像、光声成像等生物成像和光动力治疗、放射治疗、光热治疗等肿瘤治疗以及抗菌中的研究进展，希望为铋基纳米材料在生物医学领域中的应用提供帮助。     

石墨烯量子点的制备及其在生物医学领域的应用

石墨烯量子点（GQDs）是一种零维碳纳米材料,具有尺寸小、无毒性、生物相容性好、光稳定性好、荧光可调及水溶性好等优点,通过对GQDs进行不同杂原子的掺杂修饰,可以赋予其如生物成像、声敏性、光热性能等不同功能,使其在生物医学领域具有广阔的应用前景.本文简述了几种GQDs的制备方法,及其在生物医疗方面的应用.     

基于增强倏逝波的声透镜光声成像系统设计

光声成像是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法。在分析当前光声成像系统中传统声学透镜的倏逝波衰减导致包含图像细节的高频信息丢失的基础上,提出使用负折射透镜,让倏逝波参与成像,突破传统声学透镜的衍射极限,从而大幅提高成像分辨率。同时依据光声效应产生的超声波具有波的特性,在研究中还发展、完善了声学信息系统的相关理论以及三维声成像技术。通过实验对比得到了超越普通声学透镜的生物组织的光声成像效果。     

生物医学光子学的发展与前瞻

生物医学是光子学的一个重要应用领域，两者的交叉形成了新兴学科“生物医学光子学”．主要研究内容包含：一是生命系统中产生的光子及其反映的生命过程，以及这种光子在生物学研究、医学诊断与治疗方面的重要应用；二是医学光学与光子学基础和技术，包括组织光学、光与组织相互作用和组织工程、新颖的光诊断和光医疗技术及其作用机理的研究等．生物医学光子学目前仅具雏形，但其发展之快引人注目．该文介绍了近十年来生物医学光学与光子学的发展情况，并就其中的一些主要课题，如生物组织光学性质的无损检测、生物组织光学成像、医学光谱技术和显微技术等的发展前景提出看法和建议．     

生物组织的光声层析成像方法

生物组织的光声层析成像是一种新兴的医学成像技术，它可以提供生物组织的光学吸收信息和声学信息，是一种很有前途的可以发展成为临床的医学检测方法。简要介绍了光声层析成像技术的机理，报道了国内外几种典型的光声成像方法，讨论了目前光声层析成像研究中存在的问题，并指出了光声层析成像发展方向。     

激光拉曼光谱技术在生物活体研究中的应用进展

激光拉曼光谱技术能够实现物质的分子级探测并给出具有高度特异性的“指纹图谱”，具有快速、无创、灵敏度高等优势，在生物医学研究尤其是生物活体研究领域展现出良好的应用潜力，是当前的研究热点之一。生物活体研究能够在不影响生物机体正常生理环境的情况下获取最真实的反馈信息，具有无创性，是生物医学研究最理想的手段。本文从生物组织、血液这两个方面来阐述激光拉曼光谱技术在生物活体研究中的现状及进展，并对其未来的发展前景进行展望。     

酞菁配合物的合成及在肿瘤诊断与治疗中的研究进展

由于酞菁(Pc)配合物具有大的共轭体系,在催化、光电转换以及生物医学领域均具有广泛的应用.Pc配合物的合成主要包括:插入配位合成方法、直接取代合成法、模板反应合成法.Pc配合物在肿瘤诊断与治疗领域的应用主要包括光声成像(PAI)、磁共振成像(MRI)、光动力治疗(PDT)以及光热治疗(PTT)等.综述了Pc配合物的合成和在肿瘤诊断与治疗领域的最新研究进展.     

关联成像技术在光学信息加密方面的研究现状及展望

光学信息安全技术因其高速、多维、并行等特点,成为现代加密技术的主要研究内容。而关联成像技术作为一种基于光场高阶关联获取物体信息的主动成像机制,具有结构简单、灵敏性好、抗干扰能力强等特点,同时其数据压缩降维的特性为光学信息安全技术提供了新的思路。基于此,根据应用场景的不同,详细介绍了关联成像技术在图像加密、保密传输、信息隐藏和认证及密钥分发等方面的国内外发展历程和应用现状,分析了关联成像加密方案存在的安全漏洞,讨论实际应用中尚存在的问题,并对关联成像加密方案的未来发展趋势进行了展望。     

基于光场调控的光学图像相关处理:原理与技术进展

光学图像识别以信息处理容量大、运算速度快(基本上接近光速)和高度并行处理能力等特点得到研究人员的广泛关注,在成像、生物医疗、国防军事等领域均具有广阔的应用前景.近年来,随着空间光场调控技术的发展,人们对结构光场的认识愈加深入,使得光学图像识别这一领域焕发出新的生命力.本文从范德·拉格特相关器(Vander Lugt Correlator, VLC)和联合变换相关器(Joint Transform Correlator, JTC)这两大主要光学图像识别相关器的基本原理出发,介绍了光场调控在光学图像相关识别及处理应用中的物理原理与技术进展.从线性光学、非线性光学以及量子光学这三个角度分别介绍不同领域如何通过光场调控实现全光型的光学图像相关处理.     

铱配合物在生物成像和癌症治疗中的研究进展

金属铱配合物因结构易修饰、发光效率高和发光寿命长等特性,在光学材料、生物传感、生物成像和光动力治疗等领域应用广泛。铱配合物的光物理与光化学性质受配体影响,可通过改变配体调控铱配合物的光学性能,提升生物成像能力。此外,还可通过配体调控使铱配合物具有靶向特定细胞器的能力并影响功能,从而表现出独特的抗肿瘤活性,有望替代铂类抗癌药物,是金属配合物类抗癌药物的研究热点。介绍了近几年铱配合物在靶向细胞器生物成像、提升光动力治疗疗效和作为抗癌药物这3方面的研究,希望为铱配合物在生物医学领域中的应用提供帮助。     

Full-angle optical imaging of near-infrared fluorescent probes implanted in small animals

To provide a valuable experimental platform for in vivo biomedical research of small animal model with fluorescence mediated approach, we developed a whole-body near-infrared fluorescence molecular imaging system as described in this paper. This system is based on a sensitive CCD camera and has the ability to achieve 360~ full-angle source illuminations and projections capture of the targets to obtain the dense sampling by performing rotational scan. The measurement accuracy is validated from cylinder phantom experiments by the comparison between the experimental data and theoretical predictions. Finally, we also present typical in vivo images of fluorescent tube implanted into the mouse body. The results are promising and have proved the system imaging performance for macroscopic optical biomedical research.     

Full-angle optical imaging of near-infrared fluorescent probes implanted in small animals

To provide a valuable experimental platform for in vivo biomedical research of small animal model with fluorescence mediated approach, we developed a whole-body near-infrared fluorescence molecular imaging system as described in this paper. This system is based on a sensitive CCD camera and has ability to achieve 360 degree full-angle source illuminations and projections capture of the targets to obtain the dense sampling by performing rotational scan. The measurement accuracy is validated from cylinder phantom experiments by the comparison between the experimental data and theoretical predictions. Finally, we also present typical in vivo images of fluorescent tube implanted into the mouse body. The results are promising and have proved the system imaging performance for macroscopic optical biomedical research.     

贵金属纳米材料用于生物成像研究进展

 贵金属纳米材料在光稳定性、光信号强度、生物兼容性等方面具有其他材料无法比拟的优势,已成功应用于各科学研究领域,尤其是在生命科学与生物医学研究等方面具有广阔的应用前景。本文简介贵金属纳米材料在荧光成像、拉曼成像、暗场成像的成像原理及优缺点,综述贵金属纳米材料在生物成像方面的最新研究进展。随着纳米合成技术的快速发展及检测手段的提高,贵金属纳米材料将会从基础的科学研究领域更全面地走向实际应用。而单分子光谱和光学显微成像技术取得了长足的进步,很有可能带给生物成像表征手段一次全新的革命。     

半导体量子点的光学性质及其在生物标记中的应用

半导体量子点是近几年发展起来的新型纳米材料,其独特的光学性质使之成为理想的荧光探针材料,在生物医学领域具有广阔的应用前景.本文概述了量子点的光学性质、合成方法、以及在生物标记中的应用,并对其发展进行了展望.