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．     

光声成像技术在鸣禽脑中的应用

鸣禽鸣啭学习与记忆机制的研究是当今神经科学领域的一个特色分支,近年来该研究迅猛发展.光声成像是一种新型无损脑功能成像技术.该文首次采用光声成像技术对鸣禽斑胸草雀脑进行研究,以期为揭示鸣禽鸣唱机制提供新的手段.     

人体功能成像技术的研究和发展

指出了人体组织和器官的病变中其功能的病变先于形态上的病变．当前临床应用的疾病成像诊断仪均为形态解剖学成像技术,不能对患者的病情进行早期诊断．为了改变这种现状,具有功能成像特性的电阻抗断层成像技术首先进入了科学家的研究领域．鉴于它仍存在的缺陷和不足,保留其优势、又从不同方面改善其缺陷的磁感应成像技术、磁共振电阻抗成像技术、感应式磁声成像技术又先后进入了科学家的研究领域．介绍了几种成像技术的工作原理、系统结构、各自的优势和不足,以及对它们研究的现状和进展情况．     

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。     

扫描电子声显微镜对生物样品的成像研究

介绍了利用扫描电子声显微镜对多种生物材料进行的各种成像实验及其结果.为了显示亚表面深层结构,利用扫描电子声信号的不同分量进行成像实验.利用不同相位的电子声信号的x分量和y分量成像,对小鼠的心脏组织、肝组织、人的角膜组织等进行了成像实验,得到了各种组织的亚表面分层结构像.通过光热技术测得生物材料的热扩散长度近似值,估算出了分层成像各层的大致深度.最后,对电子束照射引起的损伤区域,利用扫描电子声显微镜和扫描电子显微镜进行对比实验,结果表明,利用扫描电子声显微镜技术可以看到扫描电子显微镜看不到的损伤区域.     

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。     

非聚焦式医学光声成像算法

以光声效应为基础,诠释了基于非聚焦式超声换能器探测模式的光声成像技术,着重讨论目前该领域主要的成像算法,包括逆三维Radon变换、滤波反投影算法、P变换算法等.     

光声耦合液的研制方法

为了提高光声成像的质量,本文提出了利用与组织声速匹配的耦合液进行光声成像,并配置了几种适合于组织声速的超声耦合液：调节水温、调节盐水浓度、调节甘油溶度等。这将对光声层析成像技术发展成为新型的无损伤的临床医学诊断方法,特别是对肿瘤进行临床诊断,有重要的应用价值。     

二维声子晶体负折射成像效应及其分辨率对比

采用有限元分析方法,研究了声子晶体负折射现象与板厚度的关系.通过对比分析声子晶体单板成像系统和串联式声子晶体多板成像系统,结果发现多板系统的像点强度较强,但分辨率却高于单板系统.利用串联式声子晶体多板成像系统可以提高成像质量.     

光声傅里叶变换成像理论

依据光声效应产生的超声波具有波的特性，借鉴光学成像理论，提出了一种新的光声信号成像模式－利用声透镜直接成像。以声场复振幅来描述声场分布，根据基尔霍夫衍射理论，从理论上推导了声透镜的脉冲响应，并通过实验得到了生物组织的功能成像。     

极紫外成像仪实验室仿真实验

地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像可以直接对地球等离子层进行探测,是研究地球空间磁层空间暴的触发机制和物理模型的重要手段,是进行精确磁暴预测、地球空间环境研究、空间天气预报、自然灾害预测等研究的重要途径。极紫外成像仪(EUVI)通过对30.4 nm的He+共振散射分布进行成像,实现对于地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究的目的。首先对极紫外成像仪的工作原理以及成像机理进行了简要描述,对其成像过程进行了介绍。之后根据已研制完成的极紫外成像仪原理样机实验室仿真实验情况,对波形发生器仿真实验与实验室光源-探测器成像仿真实验两种实验方式的原理及实验结果进行了分析研究。根据实验结果,进一步验证了极紫外成像仪信号处理系统原理设计的可行性与正确性。同时,根据实验结果中出现的问题,也为对成像仪系统的进一步优化提供方向。     

静态光谱偏振差分成像技术研究

提出了一种基于液晶可调谐滤光片(liquid crystal tunable filter,LCTF)和液晶可调谐相位延迟器(liquid crystal variable retardation,LCVR)的静态光谱偏振差分成像技术。采用液晶可调谐相位延迟器实现不同波长成像光束的偏振方向旋转,采用液晶可调谐滤光片实现波长选择和检偏,通过程序控制实现透过波长及其两个正交线偏振态的设定,面阵光电探测器完成两个正交线偏振态图像采集,再经过图像处理获取光谱偏振差分图像。完成了原理样机的研制,取得了初步试验结果。该技术没有任何机械运动部件,具有稳定性好、操作灵活、数据处理简单直观等优点。     

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。     

计算流动显示研究及应用

基于光学成像原理，计算流动显示技术可以将数值计算的结果转换成类似于实验照片的图像。该文采用结构网格对基于非结构网格的流场信息进行重构，得到相应的纹影图、阴影图以及干涉图。将结果和实验照片比较，来验证先前基于非结构网格的流动计算的正确性。结果表明：结合本文的数值光学图像与实验照片，可以对复杂流场进行更加系统深入的研究。     

骨内腱鞘囊肿的影像诊断

目的：探讨骨内腱鞘囊肿特征性的临床及影像表现方法回顾性分析经病理证实的20例骨内腱鞘囊肿患者的临床及影像学资料,并进行相关文献复习结果20例患者中,18例为单关节病变,2例为多关节病变,各关节均可发病,以膝关节、髋关节为好发部位。病灶边缘规则呈囊状,大小介于0.3-3.0cm,内境光滑,部分可见与关节面呈裂隙状相通。结论骨内腱鞘囊肿有其特殊发病部位,结合其临床及影像特征表现,提高对该病的认识,对临床早期诊断及治疗有积极的意义。     

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.     

双棱镜干涉测量激光波长的方法改进

在双棱镜干涉法测量激光波长的实验中，干涉条纹间距、两虚光源经透镜所成的双缝实验间距以及两虚光源到观察屏的距离测量误差是影响实验结果的主要因素.针对以上原因，用一次成像法测两虚光源间距，适当增大狭缝光源与双棱镜之间的距离，并极大地增大狭缝光源到观察屏的距离，使实验结果更趋理论值.     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

Application of synchrotron source based DEI method in guinea pig cochleae imaging

Hard X-ray diffraction enhanced imaging (DEI), which is based on a synchrotron source and monochromator-analyzer-crystal system, is an effective method for imaging X-ray phase shift. Utilizing an analyzer crystal with high angular sensitivity of micro-radian, DEI can measure the transmitted, refracted and scattered X-rays when projecting onto a sample. It dramatically improves the contrast and spatial resolution of the resultant images. At the topography station of Beijing Synchrotron Radiation Facilities (BSRF), we implemented DEI method in guinea pig cochleae imaging and acquired a series of DEI images. Based on these images, the apparent absorption and refraction images were calculated. The DEI images revealed the holistic spiral structures and inner details of guinea pig cochleae clearly, even including the structures at the cellular level, such as the static cilia of hairy cells and the limbus of Hansen cell. Due to the advantages of high contrast, high spatial resolution and distinct edge-enhanced effect, DEI method promises extensive applications in biology, medicine and clinic in the near future.