用原子力显微镜观察活海马区神经元三维超微结构

在液体环境中,利用原子力显微镜成功地对体外培养的大鼠海马区神经元进行了超微结构的成像研究。分别获取了活海马神经元胞体、轴突、树突以及生长锥等结构清晰的原子力显微图像,并对其三维结构进行了定量分析。为进一步利用原子力显微镜研究海马神经元打下了基础。     

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.     

超声弹性成像中一种检测组织非均匀性的新方法

基于对组织压缩前后分段射频信号Rényi信息差值（DRI）的检测，提出一种超声弹性成像（elastography）中互相关计算前检测组织非均匀性的新方法．通过离体组织实验检验了DRI的性能．结果表明，通过分析回声波段的DRI曲线，可以获得关于组织局部非均匀特性的先验知识，这种知识可以用来辅助弹性成像中应变估计算法的研究．     

定量分析三维质子波谱成像数据诊断前列腺癌:一种新的模型

三维磁共振波谱成像(3DMRSI)有助于鉴别前列腺良性增生与恶性肿瘤,并能反应肿瘤浸润的空间分布.应用z分数模型对前列腺恶性肿瘤进行了判断,显示z分数模型与(Cho Cre)/Cit值相结合可有效地提供癌变组织的位置,尤其对于鉴别基质型前列腺良性增生与恶性肿瘤及确诊小灶癌更为有效.     

仿真分析超声弹性成像在乳腺疾病诊断中的应用

采用超声弹性成像和有限元法,分析了不同乳腺组织模型的应变图,分别对不同弹性模量和不同硬度弹性图进行比较.结果表明:对于弹性模量较大的肿块,超声弹性成像技术在鉴别诊断上具有较高的应用价值,但对于硬度较大的良性病变和硬度较小的恶性病变,则有一定局限性.     

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.     

光纤非线性光学显微成像

在光学显微成像领域，基于光纤的小型非线性光学显微镜和内窥镜作为传统显微镜和其他光学成像方法的一种重要补充形式，近几年来受到人们的关注．该文介绍和总结了光纤非线性光学显微成像技术及其在生物医学中的应用．首先介绍了结合非线性光学显微技术和单模光纤耦合器获得小型非线性光学显微镜的方法；特别对基于双包层光子晶体光纤和微电机系统扫描镜的光纤非线性内窥成像系统进行了分析；最后通过消化器官的组织成像实验说明了光纤非线性光学显微镜的重要应用．研究证明了基于光纤和微电机系统MEMS扫描镜的非线性内窥镜的新概念，并用于生物组织的成像．     

体全息成像系统的研究

体全息成像系统是结合一个作为光学场处理的体全息组件的成像系统.本文提出了一种利用体全息元件在三维成像中的应用的新的方法.体全息透镜由于其用于全息记录的感光胶膜的厚度和所具有的布拉格选择性,使得体全息成像系统可以利用光分层进行体全息三维成像且可选择识别物体的特殊属性(如空间位置、光谱信号等).     

共焦激光扫描显微系统中暗场成像新途径

本文描述了作者首次依据空间频谱的分布特征,提出了在共焦激光扫描显微系统中实现暗场成像的新途径--离轴成像法。并成功地应用到了单晶砷化镓(GaAs)的红外透射成像上.与传统的明场法相比,取得的图像不仅更具细节,对比度提高,而且还明显地消凃了来自其它截面的伪像。     

基于激发荧光断层成像的多肿瘤重建

为准确诊断并定位多发性肿瘤病灶区,通过建立小鼠在体双肿瘤模型,搭建了FMT/micro-CT成像系统,并获得了小鼠的肿瘤荧光信息及CT三维数据.最后,利用一种基于有限元迭代收缩重建方法成功重建出小鼠的双肿瘤位置,证明了激发荧光断层成像在多肿瘤重建方面的可行性.     

基于原子力显微术的肿瘤细胞生物物理特性研究

给出原子力显微术(AFM)在活细胞表面超微结构成像和生物力学特性检测的技术方案,概述了AFM在肿瘤细胞生物物理特性研究的最新进展及其重要意义.     

显微热成像系统的噪声等效温差和噪声等效辐射率差模型及其分析

提出一种可用于大规模集成芯片、生物医学和科学研究等显微热诊断的显微热成像设计方案.研究了显微热成像系统的噪声等效温差(NETD)和噪声等效辐射率差(NEED)模型,分析了显微热成像与望远模式热成像的差异.针对理想光子探测器和理想热探测器,探讨了显微热成像系统的NETD和NEED的关系.理论推导及仿真结果表明二者是以背景温度为函数的非线性关系.从理论上给出了提高显微热成像质量的一些建议.     

基于超声断层成像的小动物器官声速成像（英文）

声速是表征组织的一个重要声学参数。我们开发了一种超声断层成像(USCT)系统，用于小动物器官的体外声速成像和评估。该USCT系统采用256个阵元的环形阵列换能器，并允许所有通道同时进行信号传输和接收。该方法不需要复杂的样品制备程序，测量结果准确。实验结果表明，该方法测量的离体大鼠脑、心、肝、脾、肾的声速与已发表的数据接近。这项工作展示了一种新的声速成像方法，并具有在体应用潜力。     

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．     

原位测量软材料弹性模量的光学相干弹性成像方法研究

弹性波光学相干弹性成像是利用波速定量获得生物组织弹性模量的方法,在医学研究与疾病诊断的领域具有重要应用价值．目前利用瑞利波理论评估一定厚度软材料的弹性模量存在较大的测量误差．为了提高弹性模量测量的准确度,提出了一种基于瑞利-兰姆方程反求弹性模量参数的方法．根据瑞利-兰姆方程的数值解,在确定仿体厚度的情况下,匹配合适的激励频率测量并获得弹性模量,将原位测试的弹性模量与拉伸实验结果进行比较,发现相对误差在3%以内．通过双层仿体的频散实验发现,在匹配的激励频率下,原位测量的弹性模量与拉伸实验测量的弹性模量几乎一致,结果表明该方法在测量上层仿体时不受下层仿体的影响．通过真实猪皮组织测量,结果表明该方法可以适用于皮肤组织测量．本研究提出的原位软材料光学相干弹性测量方法可以为生物组织的弹性定量表征提供更准确的测试手段．     

共焦扫描显微成像系统的部分相干光学传递函数

共焦扫描显微成像系统（ Ｃ Ｓ Ｏ Ｍ） 是以共焦原理为基础,集扫描技术和数字图像处理技术为一体的高精度的成像系统。系统空间滤波器孔径大小和探测物体的离焦量大小都会影响系统的成像质量,这反映了系统的光学传递函数（ Ｏ Ｔ Ｆ） 有着明显的变化。导出了 Ｃ Ｓ Ｏ Ｍ 系统的部分相干 Ｏ Ｔ Ｆ,并给出了不同离焦量的 Ｏ Ｔ Ｆ 变化曲线。     

超声弹性成像应变率比值法对甲状腺微小癌的诊断价值

目的探讨超声弹性成像应变率比值法对甲状腺微小癌的诊断价值.方法对68例甲状腺疾病患者83个病灶行非探头加压式超声弹性成像检查,计算正常腺体组织与病变区组织的弹性应变率比值(SR),以病理结果为诊断标准,绘制ROC曲线并确定鉴别良恶性病灶的最佳诊断界点.结果 83个病灶中经病理诊断恶性病灶34个,良性病灶49个;恶性病灶SR为3.886±0.572,良性病灶SR为1.759±0.629,两者差异具有统计学意义(P0.05).ROC曲线下面积为0.938,以3.26为最佳诊断界点时,诊断的敏感性为85.3%,特异性为91.8%,准确率89.2%.结论超声弹性成像对甲状腺微小癌的诊断具有重要应用价值.     

基于高场3T磁共振的人体组织电特性成像

结合现代的影像学方法,提出了一种基于磁共振成像的生物组织电特性成像方法.根据磁共振图像扫描信号中包含目标体的电导率和介电常数等信息这一原理,从法拉第定律和安培定律出发,推导出了激励射频磁场与电特性之间的关系.利用基于双角度法的自旋回波扫描序列,对志愿者头部进行了高场3 T下的磁共振成像实验,初步得到了质子密度像、射频场映像以及相应的电特性像.改进的算法中引入梯度项后,图像上不同组织内部的电特性变化更加明显.与传统电阻抗成像以及常规磁共振成像相比,本文的新型磁共振电特性成像兼具高对比度和高分辨率的特点,作为一种功能成像,有望在相关重大疾病的预防和诊断方面发挥作用.      

血管内高频超声图像偏心校正方法

讨论了换能器偏心、多重反射、波束轴向与横向冲激效应、换能器近壁效应和瓣型效应等影响血管内高频超声图像质量的因素,其中换能器偏心是影响图像质量的主要因素,进而提出一种基于血管内超声回波散射声场模型的图像灰度偏心校正方法,并采用乳胶管仿体和离体猪颈动脉进行实验。实验结果证明,该方法可以消除换能器偏心造成的图像灰度沿圆周方向分布的不均匀性,恢复被掩盖的血管壁内部信息,以便于弹性成像过程中的边缘提取和运动     

高频可变焦的超声显微术

在超声显微成像领域, Fresnel声学透镜作为传统球面声学透镜的一种相互补充形式, 最近受到人们的关注. Fresnel声学透镜的优点之一是平面结构, 因此制作简单. 另外一个优点就是它的会聚焦点可以随频率沿深度方向进行扫描. 研究了圆环形Fresnel表面换能器阵在固体中产生的声场和高频聚焦特性. 理论分析和实验皆表明, 这种表面阵列不但可以工作在很高的频率(如400 MHz), 而且当激励频率改变时, 会聚声场的焦点可以沿深度方向进行扫描, 即B扫描成像中的动态扫描. 基于这种聚焦原理, 研制了可调焦高分辨超声显微成像系统, 并对已知样品的小孔缺陷进行了内部的检测和成像实验.