532 nm和808 nm激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱与膀胱癌组织光学特性

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理 ,以及运用生物组织的光学模型 ,研究了 5 32nm和80 8nm激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱和膀胱癌组织的光学特性 .结果表明 :膀胱癌组织对同一波长的激光或其线偏振激光的衰减明显较正常膀胱组织的要大 ,膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光的衰减均较其线偏振激光的要略大一些 .膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光及其线偏振激光的衰减明显较正常膀胱组织的要大 .正常膀胱或膀胱癌组织对同一波长的激光及其线偏振激光的折射率均没有明显的差异 ,膀胱癌组织对 5 32nm和80 8nm激光的折射率比正常膀胱的明显要大 .Kubelka Munk二流模型下 ,两种组织对同一波长的激光或其线偏振激光的光学特性均有显著性差异 (P <0 0 1) .同一组织对不同波长的激光及其线偏振激光的光学特性也有显著性差异 (P <0 0 1) ,正常膀胱组织对同一波长的激光及其线偏振激光的光学性有明显差异 ,而膀胱癌组织对同一波长的激光及其线偏振激光的光学特性则没有明显差异 .膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光及其线偏振激光的前向散射通量i (x)、后向散射通量 j (x)、总散射通量I (x)的衰减均较正常膀胱组织的明显要大得多 ,且其i (x)均明显较j (x)要强     

兔血管对He—Ne激光的反射、透射、吸收系数和散射相函数的研究

本文运用光生物学、基础医学以及物理学的基本理论 ,探讨了兔血管组织的激光传播特性 ,定量测定了兔血管组织的激光传输参量。采用标准积分球测量了兔血管组织样品在 632 .8nmHe Ne激光照射下的透射率 (T)和反射率 (R) ,推算吸收率 (A)。并把分光仪改装为光散射测量装置 ,测量了 632 .8nmHe Ne激光照射下 ,- 90°～ 90°散射角范围内的散射相函数S(θ) ,计算平均散射余弦 μ。结果表明 :兔动脉对He Ne激光的漫反射率比静脉的大 (P <0 .0 1 ) ,而透射率却明显比静脉小 (P <0 .0 1 ) ,而动脉的吸收系数明显地比静脉要小 ,He Ne激光对静脉的穿透深度明显比动脉的要大。兔动脉和静脉对He Ne激光有较强的反向散射 (μa<0 .5 ,μν<0 .5) ,且静脉的反向散射明显较动脉的要强 ,其相应的散射相函数S(θ)有着明显的差别。兔动脉和静脉对He Ne激光的反射、透射、吸收系数及散射相函数等光学性质的明显不同提示在应用He Ne激光进行血管疾病的治疗时应加以考虑。     

用组织光学特性鉴别诊断人离体的正常膀胱和膀胱癌组织

研究正常人膀胱和膀胱癌组织在Kube lka-Munk二流模型下对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的光学特性的差异。采用双积分球系统和Kube lka-Munk二流模型进行测量研究。实验结果表明,正常膀胱和膀胱癌组织在Kube lka-Munk二流模型下对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的每一个波长的激光的吸收、散射、总衰减、有效衰减系数都有非常显著性的差异(P<0.01)。膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808nm波长的激光的吸收系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的吸收系数要大(P<0.01),膀胱癌组织对476.5 nm和514.5 nm波长的激光的散射系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的散射系数要小(P<0.01),而膀胱癌组织对808 nm波长的激光的散射系数明显地较正常膀胱组织对同一波长的激光的散射系数要大(P<0.01)。膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的总衰减系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的总衰减系数要大(P<0.01),膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的有效衰减系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的有效衰减系数要大(P<0.01)。提示使用双积分球系统和Kube lka-Munk二流模型来确定离体的正常膀胱组织和膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808nm波长的激光的光学特性的差异鉴别诊断病变的膀胱组织是一个有效的方法。     

采用不同的光传输模型比较研究结肠的散射和吸收特性:离体结肠肿瘤的光学诊断

测定和比较研究了离体的正常的和腺癌的人结肠粘膜/粘膜下层以及正常的和腺癌的人结肠肌层/浆膜组织对630 nm,680 nm,720 nm,780 nm,810 nm,850 nm和890 nm波长的钛宝石激光的散射和吸收系数。采用双积分球测量系统测量组织样品对七个不同波长的激光的准直透射、漫反射和漫透射,从实验所测结果以及分别采用反向倍增法和反演蒙特卡罗技术这两个光学模型计算出组织的散射和吸收系数。研究结果表明,无论是用反向倍增法还是用反演蒙特卡罗法,每一种类型的正常的和腺癌的人结肠组织对同一波长的激光的吸收系数和散射系数有显著性的差异(P<0.01),正常的和腺癌的结肠组织的散射和吸收系数有大的差异,这些结果提示每种类型的正常和腺癌的结肠组织的组份和结构之间有大的差异。四种类型的结肠组织对七个不同波长的激光的散射系数较其吸收系数至少要大三个数量级,而四种类型的结肠组织对七个不同波长的激光的散射系数有相同的数量级。     

组织的前向散射、后向漫射

人体组织的光学性质是光医学和组织光学领域中的最基本的研究课题之一。当激光与生物肌体相互作用后所产生的各种生物效应,这些即取决于所施加的激光参量,又决定于被作用组织的结构、物理和生物特性。从激光诊断或治疗的角度考虑,由于光或激光只有透过组织,才能到达组织的深部和内部器官。所以,首要解决的问题是组织对光的通透性及其机理的研究。光通过组织时,光强和光的偏振状态会发生变化。令He－Ne激光照射组织,分别在组织的透射方和反射方探测光强．当光垂直（θ＝0°）或以角度θ入射到具有一定厚度的组织时,探测器以α的角度测量前后向的光强分布．根据实验数据分别绘制了前向散射和后向漫射光强的极坐标曲线．当θ－0°、探测器的角度为α＝0°时光的强度最大（前向散射）．旋转探测器的角度（改变α）探测到的光强其图形为一个圆。当入射光的角度θ由0°变到60°时,光的强度降低了31．65％．此时旋转探测器（改变α）探测到的光强分布图形变为椭圆,并且和原点相切,和θ＝0°的图形相比,此时图形的半宽度增加。当入射光的角度θ固定为0°、探测器角度α变化接近180°时光的后向漫射强度最大,其图形为一个圆。比较前向散射和后向漫射的光强分布图可看出光强分布基本上对称。如将两幅     

光透明剂对兔子动脉血管壁二次谐波成像的影响

为了了解光透明剂对生物组织二次谐波成像的影响,利用二次谐波成像术(SHG) 对动脉血管组织(兔颈部动脉血管壁外膜层,含有丰富的胶原纤维)经无水甘油处理后的光透明效果进行研究.实验结果表明,经无水甘油处理后的动脉血管壁外膜层胶原纤维的二次谐波成像的成像深度和成像对比度均得到明显的改善;动脉血管组织的衰减系数降低了50 %左右,而成像深度由35 μm 提高到75 μm .这说明甘油溶液具有提高生物组织二次谐波成像深度和对比度的光透明效应.由于组织的浑浊特性使其对可见光和近红外波长具有很强的散射效应,基于激光的治疗和诊断技术受到很大限制,使用光透明剂提高组织内部的折射率匹配从而降低散射效应的方法有望在生物医学领域得到广泛应用.     

氩激光光凝建立兔视网膜静脉阻塞模型及其评价

目的制备视网膜中央静脉阻塞的动物模型,为视网膜中央静脉阻塞疾病的研究提供稳定的模型。方法采用氩激光直接光凝法封闭兔眼视网膜静脉建立视网膜静脉阻塞模型,利用HE染色法观察正常兔及造模后3周兔视网膜组织中视网膜新生血管的增生情况,利用免疫组化法观察正常兔及造模后3周兔视网膜组织中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达,并检测造模前及造模后3周闪光视网膜电流图(flash electroretinogram,FERG)。结果兔视网膜静脉阻塞(retinal vein occlusion,RVO)眼可见明显的视网膜新生血管增生,缺血视网膜及新生血管组织中VEGF不同程度表达增强,FERG-b波的振幅明显下降(P<0.01)。结论采用氩激光直接光凝法建立视网膜静脉阻塞模型是成功的。     

He—Ne激光对小麦幼苗增强UV—B辐射损伤的修复效应

采用 He- Ne激光辐照对增强 UV- B辐射后小麦幼苗的损伤修复作用进行了研究。小麦种子在盛有湿滤纸的培养皿内 2 5℃下进行萌发。萌发后小麦幼苗在光合有效辐射 (PAR)为 2 2 0 μmol· m- 2 · S- 1的光背景下 ,经 1 0 .0 8k J·m- 2 · d- 1的增强 UV- B辐射 ,然后再用 5m W· mm- 2的 He- Ne激光进行辐照。通过小麦幼苗丙二醛 (MDA)、抗坏血酸 (As A)、超氧化物歧化酶 (SOD)和紫外吸收物含量及活性的变化 ,测定了 He- Ne激光对小麦 UV- B损伤修复的作用。结果显示 ,MDA、SOD、As A和紫外吸收物的变化同小麦幼苗损伤修复的能力相关联。He- Ne激光辐照可使 UV- B辐射后小麦幼苗 MDA的含量明显减少、As A含量明显增加、SOD活性增强及紫外吸收物含量显著增加。说明增强 UV- B对小麦幼苗生理水平的辐射损伤 ,能够被一定剂量的 He- Ne激光辐照而得到部分修复。但是 ,采用同等波长和功率的红光照射 ,其 MDA、SOD、As A和紫外吸收物均无明显变化 ,证明激光的促进修复作用并非由激光的光效应所致     

用便携式光谱仪同步测定和计算光强和光质的新方法

外界光强和光质对植物的影响在植物生理生态研究领域中一直受到高度关注。而测定光强的光量子计不能测定光质; 测定光质的光谱仪不能直接测定光强, 两者均不能同步测定光强和光质。该文作者建立了一个基于光谱仪测定条件的能量与光量子的经验转换公式, 用4只不同波长的窄带发光二极管(LED)光源结合光量子计(LI-190SB)对便携式光谱仪(AvaSpec-ULS2048×64)所获得的光谱进行了快速标定, 实现了用便携式光谱仪同步直接测定光量子通量密度和光质的目的。在自然光照条件下, 采用转换公式计算出光量子通量密度(PPFD)与实测的PPFD之间误差在-2%-5%范围内, 证实了这种方法的可靠性。通过这个新方法, 可以极大地拓宽便携式光谱仪的适用范围: 1)实验室内或野外只需用便携式光谱仪即可对光源及植物生长的光强和光质环境进行同步精确测定和计算; 2)可以计算光谱仪测定范围内任意波长区段的光量子通量密度; 3)无需采用标准光源即可获得绝对辐射(光)通量值。因此, 这项技术在植物生理生态研究领域具有广阔的应用前景。     

越冬期遮阴条件下3个不同秋眠型紫花苜蓿品种叶片解剖结构与其光生态适应性

在我国南北气候过渡地区, 采用遮阴试验和石蜡切片法, 研究越冬期不同光强对3个不同秋眠型紫花苜蓿(Medicago sativa)品种(‘维多利亚’、 ‘巨人201’和‘游客’)叶片解剖结构的影响。结果表明: 随着光强减弱, 各紫花苜蓿品种表皮结构中上、下表皮角质层厚度, 气孔密度和气孔开度明显下降; 上、下表皮厚度呈上升趋势。随着遮阴强度增加, 叶肉组织中海绵组织细胞宽度显著上升, 栅栏组织厚度、栅栏组织细胞层数、栅栏组织厚度/海绵组织厚度显著下降; 品种间海绵组织厚度和栅栏组织细胞宽度变化趋势不一致。叶片结构整体特征中叶片厚度、叶肉厚度、中脉厚度、组织结构紧密度随光强减弱而显著下降, 组织结构疏松度明显上升, 叶脉突起度变化不明显。品种间各叶片解剖性状变幅及可塑性指数具有明显的差异, 表明其对弱光适应方式不同。Pearson相关分析表明, 各紫花苜蓿品种叶片气孔密度、栅栏组织厚度、叶肉厚度、叶片厚度及栅栏组织厚度/海绵组织厚度与光强呈显著正相关, 可能是紫花苜蓿叶片解剖结构光强敏感特征参数, 其中, ‘维多利亚’叶片敏感特征参数与光强相关程度较低, 与光强相关的性状较少。综合各项分析结果, 初步确定越冬期紫花苜蓿耐阴性与其秋眠性相关, 半秋眠型品种‘维多利亚’ >秋眠型品种‘巨人201’≥非秋眠型品种‘游客’。     

自然和热凝固的人肝组织对KTP/YAG激光的光学特性的比较研究

本文采用双积分球测量系统和Inverse Add ing-Doub ling方法,研究了自然和热凝固的人肝组织对532nm的KTP激光和1 064 nm的Nd:YAG激光的光学特性。结果表明:热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的吸收系数较自然的肝组织的吸收系数增大了23.5%(P<0.05),热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的吸收系数较自然的肝组织的吸收系数减小了34.3%(P<0.05)。热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的散射系数较自然的肝组织的散射系数增大了4.50倍(P<0.05),热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的散射系数较自然的肝组织的散射系数增大了6.41倍(P<0.05)。热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的各向异性因子较自然的肝组织的各向异性因子减小了5.47%,热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的各向异性因子较自然的肝组织的各向异性因子减小了1.95%。     

Solar heating of mammals: Observations of hair transmittance

The transmission of solar radiation through animal coats by diffuse scattering is well known, but the part played by hair structure has not been examined. Transmittance of light through single guard hairs of 6 marine and 5 terrestrial mammals was measured through a microscope and values ranging from 0.29 to 0.94 were found. The hair transmittance was negatively correlated with pigmentation and medullation. Stepwise regression analysis indicates that solar heating at skin level is correlated with both hair transmittance and coat reflectance besides being coupled with coat thickness.     

用积分球系统测量大鼠组织在不同光阑孔径下对氦-氖激光的温反射特性

本文对大鼠组织在不同光阑孔径下对He-Ne激光的漫反射特性进行了测量。实验采用了不同光阑孔径的积分球系统及He-Ne激光,并根据测量数据计算和分析了大鼠组织对该波长激光的漫反射特性。结果表明,有些大鼠组织在632.8nm波长的He-Ne激光照射下对不同的光阑孔径其漫反射率没有显著性区别,而有些大鼠组织在632.8nm波长的He-Ne激光照射下对不同的光阑孔径其漫长反射率有显著性区别,提示在测定不同生物组织的光学特性时,应考虑组织样品的受光照射的面积的大小对测定结果的精确度的影响。     

Effect of thermal damage and biaxial loading on the optical properties of a collagenous tissue

Thermal denaturation can induce marked changes in the optical and mechanical properties of collagenous tissues. The optical properties are important in both therapeutic and diagnostic applications of lasers in medicine. Although mechanical stress can be caused by collagen shrinkage in laser-based therapies, how the mechanical loading state affects the optical properties is not well understood. We used a new computer-controlled biaxial testing system to subject bovine epicardium to various loading conditions both before and after multiple levels of thermal damage. An integrating sphere technique was used to measure transmittance and diffuse reflectance, from which absorption and scattering coefficients were calculated using a Monte Carlo method. Results showed that the scattering coefficient increased with increasing mechanical load but decreased as the degree of thermal damage increased. There was no significant change in the absorption coefficient due to thermal damage over the ranges studied.     

Contribution of intercellular reflectance to photosynthesis in shade leaves

The potential contribution of intercellular light reflectance to photosynthesis was investigated by infiltrating shade leaves with mineral oil. Infiltration of leaves of Hydrophyllum canadense and Asarum canadense with mineral oil decreased adaxial leaf reflectance but increased transmittance. As a result of the large increase in transmittance, infiltration caused a decrease in absorptance of 25% and 30% at 550 and 750 nm, respectively. Thus, intercellular reflectance increased absorptance in these species by this amount. In a comparison of sun and shade leaves of Acer saccharum and Parthenocissus quinquefolia, oil infiltration decreased absorptance more in shade than in sun leaves. This difference suggests that the higher proportion of spongy mesophyll in shade leaves may increase internal light scattering and thus absorptance. The importance of the spongy mesophyll in increasing internal reflectance was also evident in comparisons of the optics of Populus leaves and in the fluorescence yield of oil-infiltrated leaves of several sun and shade species. Oil infiltration decreased the quantum yield of fluorescence (F_o) by 39–52% for shade leaves but only 21–25% for sun leaves. We conclude that the greater proportion of spongy parenchyma in shade leaves increased intercellular light scattering and thus absorptance. Direct measurements with fibre-optic light probes of the distribution of light inside leaves of Hydrophyllum canadense confirmed that oil infiltration decreased the amount of back-scattered light and that most of the light scattering for this species occurred from the middle of the palisade layer to the middle of the spongy mesophyll. We were not, however, able to assess the potential contribution of reflectance from the internal abaxial epidermis to total internal light scattering in these experiments. Using a mathematical model to compare the response of net photosynthesis (O₂, flux) to incident irradiance for control leaves of H. canadense and theoretical leaves with no intercellular reflectance, we calculated that intercellular reflectance caused a 1.97-fold increase in photosynthesis at 20 μmol m^?2s^?1 (incident photon flux density). This enhancement of absorption and photosynthesis by inter-cellular reflectance, without additional production and maintenance of photosynthetic pigments, may maintain shade leaves above the photosynthetic light compensation point between sunflecks and maintain the light induction state during protracted periods of low diffuse light.     

Receptor-mediated calcium signal playing a nuclear third messenger in the activation of antigen-specific B cells.

We have studied receptor-mediated calcium signals in antigen-specific B cells (trinitrophenol-specific B cell clone, TP67.21) using a confocal fluorescence microscope with an argon ion laser (488 nm) and a He-Cd laser (325 nm). Confocal fluorescence images of fluo-3 loaded B cells, excited by an argon ion laser, became much brighter and more nonhomogeneous than those before antigen stimulation. Time-dependent fluorescence changes in intensities were abrupt and quite similar to the patterns of the intracellular calcium ion concentration [Ca2+]i observed by a conventional fluorescence microscope using fura-2. From the morphological patterns of the calcium images, the parts of the bright fluorescence seemed to belong to the nucleus in B cells. To confirm the above events we measured the confocal fluorescence images of the nucleus. From the fluorescence images of co-loaded Hoechst 33342 (a DNA-specific fluorescent probe), which excited by a He-Cd laser, the brighter parts of the fluo-3 fluorescence intensities were identified to the nucleus in B cells. This suggested the possibility that the increased intranuclear calcium ions may play a nuclear third messenger in B cells.