绿色荧光蛋白在肿瘤活体光学成像中的应用新进展

介绍了绿色荧光蛋白的发光机理、基本性质和活体分子成像机制,分析了绿色荧光蛋白在肿瘤的转移机制、血管生成、药物筛选和疗效评判等光学成像技术中的最新应用.对活体分子成像的未来成像技术进行了展望.绿色荧光蛋白作为活体分子成像技术新的报告基因,在肿瘤的早期诊断及实时、无创监测肿瘤的发展变化等方面起了很大的作用,对肿瘤的诊断、药效学研究以及临床药物疗效的判定具有重大意义.     

自闭症患者的光学脑成像研究

阐述了新近发展起来的无损光学脑功能成像技术. 通过比较几种常用的脑成像技术, 论述了光学脑成像研究自闭儿童皮层活动的可行性和便利性. 总结了国内外迄今为止利用光学脑成像研究自闭症的初步进展. 最新实验研究表明具有较高自闭特质的儿童，在共同注意任务中其前额叶的血液动力学响应与正常儿童不同. 进一步利用光学脑成像研究脑皮层活动规律及其固有的特征，有望为儿童自闭症的早期诊断提供可靠的客观依据.     

小鼠眼底光学相干层析成像

光学相干层析成像(OCT)是一种非侵入的、新颖的、无损的、高分辨率医学成像技术,能够提供生物组织的微观结构信息,主要用于眼科诊断,可以获得清晰的视网膜的横截面图像。本文设计一套基于光纤的频域OCT系统,衰减小,抗干扰能力强,分辨率达到7.9μm,利用这套系统,我们获得了较高质量的小鼠眼底图像。     

光学相干层析成像的原理、应用与发展

[目的]鉴于光学相干层析成像的微米量级空间分辨率、三维实时成像、非接触式探测等优点,分析光学相干层析成像当前的应用与发展,整理光学相干层析成像的研究进展.[方法]在系统查阅相关文献与研究成果的基础上,结合理论、公式与仿真等,从原理、应用以及发展等方面对光学相干层析成像进行综述.[结果]阐述了光学相干层析成像在时域、频域的分类与基本原理,列举了空间分辨率、成像深度、成像深度和灵敏度等性能参数,讨论了该成像技术在眼科、皮肤科、牙科领域等方面的应用,并进一步论述了该成像技术在并行探测、复频域重建、功能成像、多模态成像以及结合人工智能等方向的发展.[结论]研究与发展光学相干层析成像,有助于实现在生物医学成像领域尤其是眼科中的智能诊断、远程医疗等方面的进一步应用.     

医用OCT成像研究

OCT是一种无损伤非介入、非离子辐射探测，适用于高散射介质成像，具有较高的空间分辨率．本文讨论了OCT成像的光学相干原理、干涉信号的强度分布、相干长度等重要参数招标的确定及电信号提取、图象处理的方法等；探讨了将OCT成像技术与目首医学临床检测领域应用的内窥技术相结合的新型检测方法，利用光纤作为传输信号的载体，将生物组织深度信息通过OCT成像以图像的形式显示出来，用这种OCT成像方法来取代目首普遍应用的活检组织取样病理分析过程；最后讨论了这种新型成像技术的优点、关键及制约因素．     

科普视界

<正>健康3D眼部扫描可反映肾脏健康状况英国爱丁堡大学开展的一项最新研究表明,3D眼部扫描可反映肾脏的健康状况。在本研究中,科学家使用光学相干断层扫描（OCT）技术拍摄的视网膜3D图像来监测视网膜的变化。结果发现,这些图像可作为一种快速、无创的肾脏健康监测方法。     

光学相干层析技术及其应用

光学相干层析技术（optical coherent tomography,OCT）是一种新型的光学成像技术,本文介绍了光学相干层析技术的基本原理,对其在医学,工业材料检测以及珍珠检测方面的应用做了简要介绍．     

一种具有检测功能的光学电流互感器的嵌入式合并单元设计

在数字化变电站中,合并单元起到连接光学电流互感器与站控层的作用,是OCT数字输出接口的核心部分. OCT嵌入式合并单元通过采用FPGA与DSP实现数据采集及数据处理模块,同时采用GPS和IEEE1588的双重对时技术,提高了设备同步对时精度. 由于OCT在现场调试比较复杂,为此提出一种具有实时检测功能的合并单元. 基于空间矢量算法的OCT校验方法,将被测电流信号转换为直流量后计算角差与比差,实现了现场校验的功能,具有控制简单、实时性强的优点.     

液晶自适应校正在眼底成像中的应用

眼底视网膜的病变不仅会导致眼睛本身的大部分疾病,而且可以反映人体的其他疾病。对人眼视网膜的精确观察可以对这些疾病进行早期诊断和预防,但由于人眼波前像差的存在会使获得的眼底图像难以达到临床诊断的要求,因此与自适应像差校正技术相结合的眼底视网膜成像课题具有极重要的研究意义。研究了自适应光学在眼底成像中的应用,并分析了自适应成像系统存在的问题及未来的发展方向。基于自适应技术的人眼视觉科学设备难以普及和商业利用的原因是缺少一种有效而且低成本的波前校正器。液晶自适应光学技术能够有效校正眼底成像系统的实时波前误差,提升系统的成像质量。介于自适应光学技术在眼底成像广阔的应用前景,自适应眼底成像系统将逐步走向产业化。     

基于OCT图像的组织散射系数提取方法及其应用

采用自制频域光学相干层析（OCT）系统对大鼠的正常和疮伤皮肤进行成像,轴向分辨率为8 m,探测深度3 mm,根据组织对光的吸收特性和OCT成像系统的共聚焦特性,建立了A-scan方向图像灰度随探测深度的单次散射-点扩散函数模型. 利用模型中的散射系数作为量化皮肤疮面诊断的光学评价指标. 测量了正常与疮伤皮肤在各阶段的皮肤衰减系数,证明衰减系数能够定量区分正常与疮伤皮肤.     

现代光学成像技术在食品品质快速检测中的应用

食品现代化生产、加工过程中需要对食品品质信息进行快速无损获取,以保证食品品质安全,满足消费者的需要.近年来国内频发的食品质量与安全问题也要求实现食品品质安全信息的客观准确检测.现代光学成像技术通过获取食品在不同光谱波段下的图像信息,然后采用数字图像处理算法进行特征信息提取,并通过模式识别算法建立食品品质定量关系模型,从而实现食品品质信息的快速、无损、高效、低成本检测,为食品现代化加工流程中的自动控制和分级管理与监控提供信息支持.孙大文院士领导的爱尔兰国立都柏林大学(University College Dublin,UCD)食品冷冻与计算机化食品技术(Food Refrige-ration&Computerised Food Technology,FRCFT)研究所在应用包括计算机视觉技术和高光谱成像技术在内的多种现代光学成像技术对食品品质快速无损检测这一领域的研究工作一直处于世界领先水平,研究成果得到了国际同行的广泛认可和高度关注.本文综述了孙大文院士及其团队过去十余年间在相关领域取得的一系列原创性研究成果.     

基于光学相干层析图像的眼底黄斑部三维重建

基于眼底黄斑部光学相干层析(OCT)图像提出一套建立视网膜局部三维模型的方法,并为实现三维OCT临床诊断技术进行前期探索.本文以梯度结合数学形态学的方法分割图像,采用基于互信息的配准算法进行图像配准,并设计了一种改进的线性插值算法进行片层间插值,最后用体绘制方式重建出眼底黄斑部三维模型.基于上述方法在PC机上成功构建出视网膜黄斑部三维模型.该模型外观平滑,较为精确,为临床应用奠定了基础.     

光学相干层析成像系统与实验研究

从光学相干层析成像(OCT)系统结构出发,介绍了OCT系统的成像原理,组建了OCT系统,实现生物组织表面的层析扫描成像,并对系统的性能和结果做了分析。     

复合材料无损检测中的射线检测应用

随着我国科学技术不断发展,越来愈多的射线检测技术在复合材料无损检测中应用。本文就在复合材料无损检测中经常运用到的射线检测技术,同时细致的探讨了计算机轴向断层扫描、射线实时检测以及胶片射线照相等方面的成像技术,为复合材料在进行无损检测的工作时获得更加有效的检测技术奠定基础。     

基于红外温度场的焊接质量在线检测方法

利用红外热成像实时无损检测技术对TIG焊接过程中焊缝可能出现的缺陷进行实时检测,以及对工艺参数进行实时监测和优化.红外测温是一种潜在的无损检测技术,它可以有效地用于结构完整性检测和缺陷分析,评价在不同焊接工艺参数条件下的焊接质量.缺陷部位使被检测表面产生温差,在热作用下会在表面产生不同的能量分布,可通过信号处理,热图像的解析,判断缺陷的类型和位置.夹渣和焊缝偏移处红外热成像图上呈现出明显不同的温度分布.当焊接速度由0.4m/min降到0.24m/min时,红外热图像颜色变浅,焊缝的熔池宽度变大.当钨极高度增加,电压增大,电弧分布半径增大,熔池深度略有减小而熔池宽度增大.进一步验证了焊接参数的变化对温度场分布和熔池宽度的影响,并对缺陷进行了实时定性检测.     

基于光场调控与量子关联成像的人脸识别技术

<正>模式识别在信息安全等领域具有重要的应用前景.与传统的计算匹配识别方法相比,基于光学手段的模式识别技术具有并行高效的特点.尤其是量子关联成像,近年来在量子力学基本问题检验、无损生物成像和高信噪比量子成像等应用方面都展现出了诸多诱人的前景,已成为当前物理学的研究热点之一~([1]).2019年3月26日,厦门大学物理科学与技术学院陈理想教授课题组在《Physical Review Letters》上发     

分子成像技术及应用

分子成像是近年来出现的一个将分子生物学与在体成像相结合的新领域.它可以使细胞功能可视化,并且能在生物活体内部无创地跟踪分子过程.该领域的技术还可以用于许多疾病诸如癌症、神经和心血管疾病的早期诊断.同时,这项技术还可以通过优化新药物的临床前和临床测试来改进临床治疗,这将会由于其早期和准确的诊断而带来很大的经济影响.可以预见分子成像技术的迅速发展可能导致临床医疗的重大变革.该文就分子成像技术及其应用作一综述.     

上皮组织的深度分辨非线性光谱成像技术

基于多光子激发自体荧光和谐波信号的非线性光谱分辨成像技术，将多光子显微镜和光谱测量技术的优点集于一身，它可以同时获得组织内在成分的微结构和光谱特性．利用LSM510META激光扫描显微镜系统和深度分辨非线性光谱成像技术，对活体小鼠皮肤的微结构和光谱特性进行了研究．实验结果表明，深度非线性光谱分辨成像技术能够识别活体小鼠上皮组织的细胞层和基质层结构，能够监测上皮细胞的NADH、细胞内间质黄素蛋白、基质层的胶原蛋白、毛干中的角蛋白和黑色素等不同组织成分的发射光谱．实验观察部位的小鼠皮肤的HE染色、胶原纤维和弹力纤维特殊染色的结果也证明了利用深度分辨非线性光谱成像技术获得结果的准确性．随着微型、便捷的多光子显微镜系统的出现，深度分辨非线性光谱成像技术能够对上皮肿瘤组织的早期直接、实时、客观、无损地探测、诊断和监测提供可能，将在临床医学应用中具有重大意义和实用价值．     

高灰度级高分辨率激光散斑血流实时成像研究

激光散斑对比成像是一种大测量范围、实时、高分辨率的光学成像方法.现有研究表明，低灰度级(8位)低分辨率(752像素×480像素)照相机可以有效监测血液等散射介质流动，但散粒噪声大、有效成像区域小等缺点难以通过软件弥补，严重影响成像质量.使用高灰度级(16位)高分辨率(2 048像素×2 048像素)照相机监测血液流动会减慢单帧成像速度，并行计算能使图像处理时间减少1/3.研究借助动物血液流动实验，以成像速度与成像质量为评价标准，对比分析高灰度级高分辨率空间激光散斑对比成像与空间近似激光散斑对比成像(sLSCIa)、时间激光散斑对比成像(tLSCI)的结果.结果表明，高灰度级高分辨率空间激光散斑对比成像并行计算兼顾成像质量与成像速度，可以达到临床实时监测血液流动要求.     

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．