激光与生物组织的相互作用及主要应用

激光在生物学和医学中应用的主要机理是激光的能量必须转化为其他形式,构成生物组织的分子和原子能够吸收激光的能量,而最终把它转化成其他能量形式.简介了激光与生物组织相互作用所产生的激光生物效应,概述了激光在生物学和医学研究中的最新进展和发展动向.     

脉冲激光辐照生物组织的体内温度分布及其对消融的影响

基于光致热消融理论模型,对脉冲激光作用于生物组织的温度分布进行数值求解,得到不同脉冲持续时间和辐射波长辐照下生物组织体内温度的时间与空间分布规律.探讨激光脉冲持续时间和波长因素对组织消融效果和残余热损伤的影响.模拟结果表明:脉冲激光诱导生物组织体内的温度分布对组织消融的效果和残余热损伤程度等消融特性参数有着重要的影响.     

生物软组织在脉冲激光作用下二维温升的数值模拟

为研究激光作用于生物组织的热效应,基于激光与生物组织的相互作用机理,在考虑生物组织特性的基础上,建立了高斯脉冲激光作用于皮肤的有限元模型,分析了脉冲激光辐照皮肤组织时所产生的热效应,为精确预测激光诱发的组织热响应的研究提供了一种手段。     

激光——生物组织作用效应及机理分析

对激光与生物组织的相互作用及作用效应的机理进行了分类讨论和分析，认为激光与生物的相互作用效应与激光的参数、生物组织特性、机体状态以及激光照射时间等密切相关，且其相互作用机理的变化多种多样，要利用激光治疗和诊断疾病，最首要的任务就是认识并理解激光与生物组织的相互作用机理。     

提升冷冻手术中冰球监测对比度的超声弹性成像方法

生物组织发生冻结前后,其弹性会呈数量级改变.通过剖析超声弹性成像与低温手术的特点,提出将超声弹性成像用于冷冻手术中冰球形成与消融过程的监测,以显著提升常规超声监测方法的成像质量.为初步认识这一方法,借助Comsol和Matlab软件仿真出冷冻手术相应数据,在此基础上应用超声弹性成像算法对之加以计算评估,从理论上论证了超声弹性成像法在实现高对比度冰球监测方面的可行性和重要价值,为今后试验研究及硬件系统的发展打下了基础.新方法作为一种具有高清晰度、低成本的冰球影像监测技术,可望在低温外科手术中发挥重要作用.     

人牙髓细胞三维生物打印的初步研究

通过生物打印方法构建含人牙髓细胞(human dental pulp cells,hDPCs)的组织工程三维结构体。探讨对hDPCs进行三维生物打印的可行性。用常规体外培养hDPCs至第4代。将细胞悬液与海藻酸钠-明胶水溶胶混合,制备hDPCs-海藻酸钠-明胶水溶胶共混物。细胞终密度为2×106/mL。用生物打印机根据预先设计的参数进行生物打印,构建组织工程三维结构体。对结构体进行肉眼观察和倒置相差显微镜观察。用钙黄绿素-AM和碘化丙啶双荧光染料对结构体进行染色,激光共聚焦显微镜观察分析结构体中hDPCs的活性。通过生物打印技术的结果可按照预先设计的参数打印出含有hDPCs的网格状的水凝胶结构体,该结构体的大小约为5 mm×5 mm×1.5 mm。倒置相差显微镜下可见结构体内微丝的直径约300μm,微丝间的孔隙相互通连,孔隙大小约350μm×350μm,hDPCs在结构体中呈球形均匀分布。激光共聚焦显微镜观察证实结构体中大部分细胞存活。初步证明hDPCs可耐受生物打印过程。通过研究说明三维生物打印技术构建出了含人牙髓细胞的组织工程三维结构体,实现了hDPCs的生物打印,为生物打印技术应用于牙组织工程奠定了基础。     

强散射生物组织光学特参数的重构

生物组织光学特性参数无损测量技术的研究在医学诊断和治疗中有着重要意义和广泛应用前景.为求取最优化的光学特性参数,基于准直激光束通过均匀生物组织时所形成的表面漫反射光分布,提出利用退火遗传算法重构生物组织的光学特性参数,用此方法成功地实现了对强散射均匀生物组织多个光学特性参数的联合重构.     

强散射生物组织光学特性参数的重构

生物组织光学特性参数无损测量技术的研究在医学诊断和治疗中有着重要意义和广泛应用前景.为求取最优化的光学特性参数,基于准直激光束通过均匀生物组织时所形成的表面漫反射光分布,提出利用退火遗传算法重构生物组织的光学特性参数,用此方法成功地实现了对强散射均匀生物组织多个光学特性参数的联合重构.     

基于有限元分析的超声弹性成像仿真研究

本文利用有限元法对生物软组织的超声弹性成像进行仿真研究.通过改变组织内部杨氏模量分布及数值大小,仿真计算出各种不同情形时的位移和应变分布,并对仿真结果进行分析.在考虑生物组织粘弹性的基础上,优化了组织模型,仿真更接近真实情况.仿真结果表明,利用微小应变压缩法可以实现对离体组织的弹性分布成像,考虑粘弹性的仿真结果显示组织内部的应力、应变及位移变化均为时间的函数.     

生物软组织黏弹性参数反演方法研究

针对黏弹性参数反演中的模型选择问题,提出应用黏弹性材料的应力松弛曲线作为待反演的参数,不涉及任何黏弹性本构模型,采用有限元仿真与人工神经网络相结合的方法:通过有限元仿真得到不同应力松弛曲线下的剪切波传播速度,然后将仿真得到的数据作为训练样本输入到人工神经网络中进行训练,建立起生物组织黏弹性参数和剪切波传播速度的神经网络输出模型,有效解决了模型选择问题。最后通过粒子群优化算法反演得到组织的黏弹性参数。     

Nonlinear elasticity in biological gels

The mechanical properties of soft biological tissues are essential to their physiological function and cannot easily be duplicated by synthetic materials. Unlike simple polymer gels, many biological materials--including blood vessels, mesentery tissue, lung parenchyma, cornea and blood clots--stiffen as they are strained, thereby preventing large deformations that could threaten tissue integrity. The molecular structures and design principles responsible for this nonlinear elasticity are unknown. Here we report a molecular theory that accounts for strain-stiffening in a range of molecularly distinct gels formed from cytoskeletal and extracellular proteins and that reveals universal stress-strain relations at low to intermediate strains. The input to this theory is the force-extension curve for individual semi-flexible filaments and the assumptions that biological networks composed of these filaments are homogeneous, isotropic, and that they strain uniformly. This theory shows that systems of filamentous proteins arranged in an open crosslinked mesh invariably stiffen at low strains without requiring a specific architecture or multiple elements with different intrinsic stiffness.     

测量弹性常数的一点法

导出典型试件的一点位移分量与材料弹性常数Ｅ，μ之间的关系式。利用激光散斑法测量试件表面一点的面内位移就可求出材料的Ｅ，μ值。     

Evaluation of ablation differences in air and water for hard tissues using full-field optical coherence microscopy

To clarify the role of a natural or artificial liquid environment in the free-running infrared pulsed laser ablation of hard biological tissues,two-and three-dimensional morphologies of laser-induced craters must be quantitatively measured to distinguish ablation differences in air and in water.Full-field optical coherence microscopy is introduced,which has non-contact,non-destructive,non-preprocessing and higher-resolution advantages.Experimental results indicate that the ablation performances in air and in water are comparable for few laser pulses,but the ablation difference becomes obvious for more laser pulses.Optical coherence microscopy is more feasible than conventional means for the morphological measurement of craters.     

利用成体干细胞体外小口径血管的构建

设计了一套血管生物反应器系统,采用有限元的方法对组织工程小血管托架材料进行了分析,从而开发完成了一套用于构建直径为2 mm的小血管托架;通过收集人的原代骨髓基质干细胞(hBMSCs)和脂肪基质干细胞(ADSCs)进行体外扩增和培养,并选用第3代细胞与聚羟基乙酸酯(PGA)复合后置于血管生物反应器中动态培养;在生物反应器中动态培养4周后,对材料复合物进行取材,分别进行大体观察、HE染色和扫描电镜等指标检测.结果表明:血管色泽明亮,有一定的弹性,细胞分泌的胶原基质排列较规则,免疫组化结果表明血管含有平滑肌弹性肌动蛋白的成分.说明改进的血管生物反应器能模拟血管的力学环境,并能利用人骨髓间充质干细胞扣脂肪基质干细胞成功构建组织工程小血管组织.     

弥散加权磁共振成像技术在恶性肿瘤早期疗效评价及N分期的应用

 近10 年来,功能磁共振成像被广泛应用于研究恶性肿瘤治疗疗效早期评价以及良恶性淋巴结的鉴别.弥散加权磁共振成像(diffusion weighted imaging,DWI)技术是功能磁共振成像的一种,是目前唯一应用于临床的可测量人体内水分子扩散运动的方法.它通过测量活体组织内的水分子弥散运动,从而为早期评价患者对治疗的反应、良恶性淋巴结的鉴别提供重要信息.本文综述了功能磁共振尤其是弥散加权磁共振成像在恶性肿瘤早期疗效评价及淋巴结良恶性鉴别的研究进展,认为弥散加权磁共振成像技术作为一种无创性的功能成像检查方法,通过其高分辨率以及功能成像的特点在以上两方面已经显示出较PET/CT 更大的优势,具有相当大的发展前景.     

激光照射下生物组织内部温度分布的解析式

基于Pennes生物传热方程,建立血液灌注率随时间变化条件下,激光与生物活体组织热相互作用的理论模型,通过数学物理方程求解该模型得出一维瞬态温度时空分布的解析函数表达式,从而为激光在医学中的应用提供理论依据.     

FDI、劳动力需求弹性与就业效应

在理论分析FDI与劳动力需求弹性关系的基础上,利用2000—2008年间中国外资企业省级面板数据和固定效应模型,就FDI对中国劳动力市场的影响进行研究。结果显示:FDI对劳动力需求弹性具有显著的影响,即改变劳动力与其他生产要素(资本与中间产品)的替代效应来对劳动力需求弹性产生作用,进而影响到劳动力市场的雇佣关系、就业风险和工作稳定性。     

NONLINEAR ELASTICITY OF BLOOD ARTERIAL DUCT

The paper deals with nonlinear elasticity of blood arterial duct, in which the artery is modeled to bea locally triclinic, transverse isotropic, incorapressible, axisymmetric and thickwalled tube with large deformations, The nonlinear coustitutive relationship of arterial tissues is based on the theorv of Green and Adkins. A nonlinear strain energy density function is introduced for nonlinear stress-strain relationship of second order, in which the coefficient of each term is expressed by means of a Lame’s constant, The elasticity constants are nqcessary to describe such a uonlinear finite strain etastieity of the second order, These constants are determined by means of the stress-strain increment theory.     

中国大陆进出口行业汇率弹性及其受资本密集度的影响

该文使用中国海关进出口商品的面板数据研究了人民币实际有效汇率对中国大陆进出口相关行业贸易值的影响,即行业进出口的汇率弹性,并在测算中控制了国内外GDP的可能影响;在此基础上,该文针对不同行业进出口汇率弹性的差异,进一步分析了资本密集度对行业进出口汇率弹性的影响。结果表明:2002至2010年间18个行业大类的进出口汇率弹性均为负值,即人民币升值会对中国大陆外贸相关行业的出口和进口同时造成负面影响;进出口行业汇率弹性存在较大差异,行业的资本密集度越高,进出口受人民币升值的负面影响越大,资本劳动比率每上升1个标准差,进出口汇率弹性的绝对值会分别增加0.388和0.741。