组织光学

摘要： 光声成像结合了光学和超声成像的特点,是生命科学领域一种新型的成像技术.分析光声成像实验平台的原理和组成,介绍了该平台用于教学实验的内容和方法.该系统可用来开展超声成像、光纤光路设计、高速信号采集、医学图像重建算法、虚拟仪器软件设计等工程实验.同时,可以用来开展组织器官、血流、血氧成像和纳米药物体内代谢及疗效评估等综合性生物医学实验.

摘要： 提出了一种利用亚扩散空间分辨漫反射预测生物组织约化散射系数μs’和相函数参量γ的人工神经网络方法.采用蒙特卡罗方法得到光子经生物组织漫反射的数据样本,利用这些数据样本训练反向传播神经网络,用于从亚扩散散射光中预测γ的信息.为了解决同时预测μs’和γ两个参数时会产生较大误差的问题,分段数据训练两个BP网络,依次识别μs’和γ.研究发现3.64lth(lth表示平均输运自由程)是对γ的不敏感点,可用该点附近的数据样本训练网络用于预测μs’,用2lth范围内的数据样本训练网络用于预测γ.蒙特卡罗仿真结果表明,在1.3≤γ≤1.9范围内,预测结果与真实值的相对均方根误差在1%以内.与现有的测量方法相比,所提的人工神经网络方法更加简单,且提高了预测精度.

摘要： 光动力疗法(PDT)是一种联合利用治疗光源、光敏剂和氧分子,选择性治疗恶性肿瘤和良性疾病的精准靶向疗法.光源作为PDT治疗的关键要素之一,其发光波长、照光方式和剂量直接影响疗效.本文详细介绍了太阳光、近红外光、X射线、在体发光和发光二极管等5种PDT光源的研究新进展,并分析了这五种治疗光源在生物组织穿透深度上的不同特性以及所存在的不足.随后,重点讨论了以提高PDT治疗精度为目标的体表照光和体内照光等两种个性化照光模式.研发操作简便、价格低廉、性能优异的新型PDT光源是未来的发展方向.

摘要： 提出一种利用光纤探头测量组织微观结构参数γ的方法.根据Intralipid组织模拟液球状分形结构,采用蒙特卡罗模拟方法得到光子经Intralipid漫反射的数据样本,通过对数据进行非线性拟合,建立漫反射率与γ的函数关系.研究发现漫反射率与无量纲的约化散射系数μ_s′ф(ф是散射光的收集孔径)呈线性关系,其斜率是γ的二次函数.实验中以Intralipid为样本得到了不同μ_s′ф下的漫反射率,验证了漫反射率与μ_s′ф的线性关系,并利用其斜率获得了Intralipid的γ值为2.04,分形维数为2.93,各向异性因子为0.816,与文献报道相符,验证了该方法的可行性.

摘要： 契伦科夫荧光的宽谱特性带来的组织光学特性差异导致传统的光传输模型的简化球谐函数近似和扩散方程无法兼顾准确度和效率,为了解决该问题,采用基于自适应混合简化球谐波近似-扩散方程的光传输模型作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的前向模型.该模型利用组织光学特性参数自适应地选择合适的方程描述光在生物组织中的传输,充分发挥传统光传输模型各自的优势,以提供准确性和效率之间的平衡.通过简单规则几何实验和数字鼠实验验证所提出模型的准确性和效率.实验结果表明,与简化球谐近似模型相比,所提模型具有相同的准确度和更少的计算时间,与扩散方程模型相比具有更高的准确度,与简化球谐波近似-扩散方程的简单组合模型相比具有更好的自适应能力,适合作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的光传输模型.

摘要： To study photon transport in aging skin , on the basis that aging skin seven -layer model was built , light distribution of infinitely narrow photon beam , circularly flat beam and Gaussian beam in skin tissue were stimulated by means of monte carlo method so as to study difference between young skin and aging skin .The result shows that absorption energy density in epidermis of aging skin is smaller;dermis is on the contrary;fluence rate is larger;depth of penetration of photon is higher;in comparison with Gaussian beam , fluence rate of circularly flat beam is more uniform in radial direction distribution and suitable for skin rejuvenation in large area .%为研究老化皮肤中的光子传输情况,在构建老化皮肤七层模型的基础上,采用蒙特卡洛方法模拟准直无线窄光束、有限束宽的平圆光束和高斯光束在皮肤组织中的光分布,研究年轻皮肤和老化皮肤的差异.结果表明:老化皮肤在表皮吸收能量密度较小,真皮反之,光能流率较大,光子的穿透深度更深,更多光子进入真皮层;与高斯光束相比,平圆光束的光能流率径向分布较均匀,适合大面积嫩肤.

摘要： 利用蒙特卡罗方法模拟准直光束在生物组织中的光分布,分别改变吸收系数、散射系数、衰减系数等光学特性参数,比较分析组织中吸收能量密度、光能流率、漫反射率、透射率、光通量分布的差异.结果表明:增大吸收系数和散射系数均会增大吸收能量密度及其梯度;吸收系数影响光能流率和光通量的大小,散射系数影响二者的衰减梯度;吸收系数和散射系数影响漫反射率和透射率大小,散射系数影响二者的衰减梯度.

摘要： 利用蒙特卡罗方法研究不同光源在生物组织中的光能量分布,分别模拟无限窄准直光束、不同半径的有限宽平圆光束和高斯光束入射生物组织,分析光源对生物组织中轴向光能流率分布的影响.结果表明,无限窄准直光束中心轴向光能流率迅速减小,其余各轴向光能流率分布均呈现先增大后减小趋势.平圆光束在近轴区域内轴向光能流率分布较均匀,高斯光束能量集中在中心轴附近.光束总能量不变,增大光束半径,能量更多分散在远轴区域.

摘要： 根据皮肤组织各层吸收体的分布特征,采用多元线性回归法构建皮肤组织的七层模型.利用蒙特卡洛方法模拟无限窄光束、平圆光束和高斯光束照射下光在皮肤组织中的传输特性,比较不同肤色组织光子传输的差异.结果表明,深肤色皮肤组织穿透深度较浅,生发层吸收能量密度较大,衰减较快,光能流率较小;高斯光束能量较平圆光束集中,适合精确作用小范围病损.

摘要： 针对辐射率的漫射近似、P3近似等正向模型在描述小源探距离及低约化反照率介质下光子传输时存在的局限性,推导了用于小源探距离低反照率无限媒质中各向同性稳态点光源下辐射传输方程在P5近似下的解析解,并将P3近似、P5近似计算的辐射率分别和蒙特卡洛模拟结果进行对比.结果表明:在高约化反照率(0.97)条件下,P5近似和蒙特卡洛模拟结果的最大相对误差为13.17%,而P3为41.57%.在低约化反照率(0.69)条件下,最大相对误差分别为27.78%,286.70%.在其他光学参数下,P5近似与蒙特卡洛模拟的最大相对误差均小于P3.在P5适用的范围内舍弃最大特征根相关项,可以简化解析表达式,提高计算速度,且对P5的计算结果影响甚微.稳态辐射率测量系统仿体验证表明,在高、低约化反照率介质中的小源探距离下,由P5近似计算得到的辐射率和实验测量结果相符.

摘要： 本文基于组织光学和人工神经网络理论,提出了一种全新的确定生物体热物性参数的方法.利用积分球系统测量介质组织光学特性参数,以该特性参数作为人工神经网络输入变量,以热物性参数的数据为目标变量,利用神经网络的自学习系统,最终建立光学特性参数与物性参数间的非线性映射-黑箱模型.通过测量多种已知物性参数物质的组织光学特性参数,利用黑箱模型得到热物性参数的计算值和已知真实值的相对误差均在5﹪以内.该方法不仅可用于测量生物体的各种热物性参数,也为其它领域各种参数的测量提出了一种新的思路.

摘要： 目前用药物荧光诊断鼻咽癌多采用514.5nm 氩离子激光作为激发光源，但效果不十分令人满意。其原因除了光敏剂研究和新波长激光器开发滞后外，针对不同的肿瘤如何选择合适的激发波长得到较高荧光信噪比的研究进展缓慢。本文将对不同激发光源（488nm 和514.5nm）下，设计鼻咽癌荧光定位系统涉及到的光学穿透深度、荧光产额及背景噪声等方面进行实验研究，得到猪离体咽后壁组织光学穿透深度为δ=0.65mm（λ=488nm），δ=0.85mm（λ=514.5nm），二者均大于鼻咽组织粘膜的厚度，适合作早期鼻咽癌诊断光源。当激发光功率17mW/cm2，光敏剂HMME 在生理盐水溶液，浓度5μg/ml 时，488nm 的荧光产额约为514.5nm 的1.3 。ITT9800C 第三代像增强器光阴极面上488nm 辐射背景光比514.5nm 的响应度低，约为后者0.37 倍。液体光学模型的系统实验结果表明：当HMME 为3μg/ml，光功率密度为22.7mW/cm2时，激发光为514.5nm 产生的荧光图像可分辨，但边界较模糊；而波长488nm 的癌模型图像清晰。还用猪离体咽后壁组织10×10×0.1mm3，光敏剂浓度为3μg/ml，当功率密度下降到16.8mW/cm2，波长488nm 作激发光源时产生的荧光像仍可分辨。本实验研究的初步结果是，在相同条件下用波长488nm 作激发光源其诊断灵敏度和荧光像的信噪比明显高于用波长514.5nm 作激发光源。

摘要： 医学是光学与光子学的一个重要应用领域，二者的交叉形成了医学光学与光子学。医学光学与医学光子学的差别在于前者强调光本身在医学系统中的传输过程及发生的改变所揭示的生理及诊断信息，后者则泛指光与生物系统的相互作用因而更具有一般意义。具体地，主要研究内容包含：一是生物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、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、、新颖的激光诊断和激光医疗技术及其作用机理的研究等。与信息光学与光子学相比较，医学光学与光子学目前仅具雏形，但其发展之快引人注目，其中激光医学的发展最为迅速。本报告介绍了十多年来医学光学与光子学的发展情况，并就其中的一些课题，如生物组织光学性质的无损检测、生物组织光学成像和医学光谱技术等前景提出了看法和建议。

摘要： 目的拟通过数学建模的方法,对激光血管内照射治疗中光分布与热分布进行数学仿真,并对其影响因素进行初步探讨. 方法用MonteCarlo方法描述光在血液中的分布;用Pennes方程来推算激光致热作用. 结果数学模型仿真显示低强度激光血管内照射时光纤输出的激光能量主要被光纤前端较小的范围内的血液所吸收,同时发现血细胞比容越大,此范围越集中,所达到的最大的功率密度也最大.激光致热作用对于血液的温升较小. 结论低强度激光血管内照射时光在血液中的分布情况复杂,并受血液的组织光学参数影响较大;温度升高不明显可能主要由于血液的流动.

摘要： 概括介绍了生物光学中激光与组织相互作用的统计研究方法.重点描述了蒙特卡罗方法的基本原理和用此方法模拟激光与生物组织相互作用时的实际过程.即当所要求解的问题是某种事件出现的概率或是某个随机变量的期望值时,通过抓住事物运动的几何数量和几何特征,利用数学方法来模拟,以一个概率模型为基础,按这个模型所描绘的过程,通过模拟实验结果,作为问题的近似解.

摘要： 本文用反常衍射(anomalousdiffraction)理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,利用等体积/等表面积(V/S)光学理论模型,并采用蒙特卡罗法(MonteCarlo)对正常和变形红细胞的光散射过程和三轴参数进行了仿真计算和分析.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费(Fraunhofer)衍射理论相比可提高约一倍.

摘要： 本文用反常衍射(anomalousdiffraction)理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,利用等体积/等表面积(V/S)光学理论模型,并采用蒙特卡罗法(MonteCarlo)对正常和变形红细胞的光散射过程和三轴参数进行了仿真计算和分析.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费(Fraunhofer)衍射理论相比可提高约一倍.

摘要： 本文用反常衍射(anomalousdiffraction)理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,利用等体积/等表面积(V/S)光学理论模型,并采用蒙特卡罗法(MonteCarlo)对正常和变形红细胞的光散射过程和三轴参数进行了仿真计算和分析.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费(Fraunhofer)衍射理论相比可提高约一倍.

摘要： 本文用反常衍射(anomalousdiffraction)理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,利用等体积/等表面积(V/S)光学理论模型,并采用蒙特卡罗法(MonteCarlo)对正常和变形红细胞的光散射过程和三轴参数进行了仿真计算和分析.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费(Fraunhofer)衍射理论相比可提高约一倍.

摘要： 本文用反常衍射(anomalousdiffraction)理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,利用等体积/等表面积(V/S)光学理论模型,并采用蒙特卡罗法(MonteCarlo)对正常和变形红细胞的光散射过程和三轴参数进行了仿真计算和分析.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费(Fraunhofer)衍射理论相比可提高约一倍.

摘要： 本发明公开了透明化试剂及其在生物组织材料光学成像中的应用、活体皮肤组织透明化成像方法。透明化试剂为甘露糖、甘露糖与1,3‑二甲基‑2‑咪唑啉酮溶于溶剂中形成的混合物。透明化试剂可以在生物组织材料光学成像中的应用。活体皮肤组织透明化成像方法包括：剔除表面毛发清洁并干燥；将皮肤组织固定并置于光学成像系统焦面处；向成像位置的皮肤组织滴加透明化试剂，静置5‑30min；成像；在成像结束后，将透明化试剂擦除，用生理盐水或磷酸盐缓冲液反复擦洗清理皮肤组织表面，使皮肤组织恢复原始状态。本发明的试剂使用时不会产生明显的组织膨胀或组织皱缩、生物材料细节结构可完整保存、透明化时间短、透明化能力高，可应用到生物组织材料光学成像中。

摘要： 所公开的光学元件包括三个或更多个亚波长凹凸结构和周期结构，亚波长凹凸结构的节距小于入射到光学元件的入射光的波长，并且其凹槽深度彼此相等，周期结构具有三个或更多个亚波长凹凸结构，周期结构的节距大于入射光的波长，其中入射光的预定的偏振方向主要衍射到指定的级。

摘要： 一种组合虹膜和皮层组织的生物光学成像装置采用的光学成像装置，包括细胞识别模块和光学成像装置，所述细胞识别模块用来确定生物种类，所述光学成像装置由照明光源单元和成像单元构成。本发明的有益效果为：具有普遍人群适用性，满足基于国家级的规模应用；最可靠性的生物组织活性检测分析，确保生物测定系统的本身的可靠性；基于图像分析测定方法提高生物测定系统性能的精确度和可靠性。

摘要： 本发明涉及一种用于确定用于在组织区域的高分辨率图像(34)中区分组织液细胞和组织细胞的信息的方法。在该方法中，访问在记录高分辨率图像(34)之前以低分辨率和高帧率临时存储的图像(33A‑E)，并且从具有低分辨率和高帧率的临时存储图像(33A‑E)中获得用于区分组织液细胞和组织细胞的信息。

摘要： 本发明公开了透明化试剂及其在生物组织材料光学成像中的应用、活体皮肤组织透明化成像方法。透明化试剂为甘露糖、甘露糖与1,3‑二甲基‑2‑咪唑啉酮溶于溶剂中形成的混合物。透明化试剂可以在生物组织材料光学成像中的应用。活体皮肤组织透明化成像方法包括：剔除表面毛发清洁并干燥；将皮肤组织固定并置于光学成像系统焦面处；向成像位置的皮肤组织滴加透明化试剂，静置5‑30min；成像；在成像结束后，将透明化试剂擦除，用生理盐水或磷酸盐缓冲液反复擦洗清理皮肤组织表面，使皮肤组织恢复原始状态。本发明的试剂使用时不会产生明显的组织膨胀或组织皱缩、生物材料细节结构可完整保存、透明化时间短、透明化能力高，可应用到生物组织材料光学成像中。

摘要： 本发明提供一种光学记录控制方法、光学记录控制电路、光学再生控制方法、光学再生控制电路、光学记录介质、追踪控制方法、追踪控制电路、光学记录方法、光学记录装置、光学再生方法以及光学再生装置，以谋求提高记录或者再生数据时的传输速率。以邻接的指定数目的轨道为一组、在一组轨道内光束光点(10)以指定的轨迹周期性地移动，在记录时，控制光束的功率，使光束光点(10)在横穿各轨道(11、12、13)的中央时为脉冲状的指定的强度，并在一组轨道(11、12、13)中记录数据，在再生时，对接收横穿各轨道(11、12、13)中央时的光束的反射光生成的再生信号进行抽样，再生记录在一组轨道(11、12、13)中的数据。

摘要： 本发明所公开的光学元件包括三个或更多个亚波长凹凸结构和周期结构，亚波长凹凸结构的节距小于入射到光学元件的入射光的波长，并且其凹槽深度彼此相等，周期结构具有三个或更多个亚波长凹凸结构，周期结构的节距大于入射光的波长，其中入射光的预定的偏振方向主要衍射到指定的级。

摘要： 光学系统(LS)具有孔径光阑(S)以及相比孔径光阑(S)配置于物体侧且满足以下条件式的正透镜(L4)：‑0.010

摘要： 光学系统(LS)具有孔径光阑(S)以及相比孔径光阑(S)配置于物体侧且满足以下条件式的负透镜(L4)：‑0.010

摘要： 本申请公开了用于组织样品透明化光学成像观察的光学观察仪器及其上样支架。所述上样支架包括：细长的主体，穿过所述主体形成有两个彼此平行的沿直线延伸的第一通道和第二通道；能够移动地穿过所述第一通道设置的第一导杆和能够移动地穿过所述第二通道设置的第二导杆，所述第一导杆和所述第二导杆从所述主体的纵向两端伸出；在所述第一导杆的从所述主体的一端伸出的自由端上固定的第一支承盘；在所述第二导杆的从所述主体的上述同一端伸出的自由端上固定的第二支承盘，在所述第一通道的内壁与所述第一导杆的外壁之间形成有摩擦配合面，并且在所述第二通道的内壁与所述第二导杆的外壁之间形成有摩擦配合面。